/
Author: Тимонин А.С.
Tags: водоснабжение очистка воды водопотребление здравоохранение медицинские науки инженерия экология инженерное дело вредные вещества в промышленности охрана природы
ISBN: 5-89552-077-4
Year: 2003
Text
Московский государственный
университет инженерной экологии
А С. ТИМОНИН
ИНЖЕНЕРНО-
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ
СПРАВОЧНИК
Министерство образования
Российской Федерации
Московский государственный университет
инженерной экологии
А.С. ТИМОНИН
ИНЖЕНЕРНО-
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ
СПРАВОЧНИК
Том 3
Рекомендован Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия по
специальностям:
32.0700 — Охрана окружающей среды и рациональное
использование природных ресурсов;
33.02.00 — Инженерная защита окружающей среды
ДИчлатсльствоД
Н. Бочкаревой
КАЛУГА
2003
УДК [551.510.42+628 15/16]:(075.8)
ББК 6П7.1 57(069)
Т41
Рецензенты:
А.Г. Ветошкин, доктор технических наук, академик МАНЭБ, профессор кафедры
«Инженерная экология» Пензенского государственного университета архитектуры и
строительства
В.М. Ульянов, доктор технических паук, профессор кафедры «Машины и аппараты
химических и нишевых производств» Дзержинского филиала Нижегородского
государственного технического университета
Тимонин Л.С.
Т41 Инженерно-экологический справочник. Т. 3. — Калуга: Издательство
Н. Бочкаревой, 2003 — 1024 с.
В справочнике изложены основные методы защиты воздушного и водного
бассейнов и литосферы от вредного влияния промышленных газовых выбросов,
сточных вод и твердых отходов в теплоэнергетике, черной и цветной металлургии,
химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности,
производстве строительных материалов и многих других отраслях и производствах,
оказывающих значительное влияние на состояние окружающей среды. Глубоко
проанализированы основные технологические решения по очистке газовых
выбросов, сточных вод, утилизации твердых отходов в вышеперечисленных
отраслях и производствах. Приведено типовое и оригинальное оборудование защиты
воздушного и водного бассейнов и литосферы от влияния вредных выбросов,
даны методы его расчета и выбора, приведены многочисленные примеры расчета
данного оборудования
ББК 6П7.1:57(069)
ISBN 5-89552-077-4
©Тимонин А.С., 2003
© МГУИЭ, 2003
© Издательство Н. Бочкаревой, 2003
© ГП «Издательство «Мир», 2003
Оглавление
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ..................................................... 9
ЧАСТЬ VIII. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
ПО УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ.................................. 13
Глава 1. Утилизация твердых отходов теплоэнергетики......... 21
1.1. Утилизация золо- и шлаковых отходов.................. 21
1.2. Утилизация отходов процессов газификации топлив..... 28
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной
и цветной металлургии ...................................... 32
2.1. Отходы черной металлургии............................ 32
2.1.1. Технология и оборудование для подготовки
металлолома к переплаву................................. 56
2.2. Отходы цветной металлургии........................... 73
2.2.1. Классификация и характеристика лома
и отходов цветных металлов.............................. 76
2.2.2. Источники образования лома и отходов цветных
металлов................................................ 86
2.2.3. Определение объемов образования лома
и отходов цветных металлов.............................. 91
2 2.4 Основные направления использования лома
и отходов цветных метал нов............................. 96
2.2.5. Первичная обработка лома и отходов............... 98
2.2.6. Металлургическая переработка лома и отходов..... 131
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической
промышленности............................................. 156
3.1. Утилизация отходов сернокислотного производства.... 173
3.2. Утилизация отходов производств минеральных
удобрений........................................... 182
3.2.1. Утилизация отходов производств фосфорных
удобрений ............................................. 182
3.2.2. Утилизация отходов производств калийных удобрений ... 203
3.3. Утилизация отходов производств соды и содопродуктов. 210
3.4. Утилизация отходов полимеров........................ 217
3.4.1. Особенности переработки отходов термопластов.... 225
3.4.2. Особенности переработки отходов реактопластов 239
3.4.3. Деструктивные методы утилизации полимеров....... 242
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке
и нефтехимии............................................... 253
4.1. Утилизация кислых гудронов и нефтешлаков............ 259
4.2. Утилизация резиносодержащих отходов................. 269
4.2.1. Изготовление и применение резиновой крошки...... 273
4 2.2. Производство регенерата..........;........... 279
4.2.3. Термические методы утилизации резиновых отходов. 284
3
Оглавление
4.3. Утилизация отработанных нефтепродуктов............ 29С
4.3.1. Источники и классификации нефтесодержащих
отходов.............................................. 29*
4.3.2. Обезвоживание нефтесодержащих отходов......... 29С
4 3.3. Сжигание нефтеотходов...................... 297
4.3.4. Химическое обезвреживание нефтесодержащих
отходов.............................................. ЗОС
4.3.5. Биохимическая переработка нефтесодержащих
отходов.............................................. 301
4 3.6. Регенерация отработанных минеральных масел. 302
4.3.7. Утилизация смазочно-охлаждающих жидкостей..... 311
Глава 5. Утилизация отходов горнодобывающей
промышленности........................................... 314
5.1. Утилизация отходов углеобогащения .............. 314
5.2 Утилизация сопутствующих пород..................... 316
Глава б. Утилизация отходов растительного сырья.......... 325
6.1. Образование, классификация и использование
отходов древесины...................................... 325
6.2. Переработка кусковых отходов древесины
в технологическую щепу................................. 330
6.3. Производство строительных и конструкционных
материалов из отходов древесины....................... 335
6.4. Утилизация древесных опилок....................... 340
6.5 Химическая переработка отходов
растительного сырья.................................. 341
6.5.1. Целлюлозно-бумажное производство.............. 341
6 5.2. Гидролизное производство................... 344
6.5.3. Производство удобрений........................ 351
6.6. Термическая переработка растительного сырья....... 353
6 6.1. Пиролиз....................................... 353
6.6.2. Производство активных углей................... 355
6.6,3. Использование отходов растительного сырья
в качестве топлива................................... 357
6.7 Другие направления использования и переработки
отходов растительного сырья............................. 359
6.8. Утилизация отходов макулатуры..................... 361
6 8.1. Нормативы образования и сбора макулатуры...... 361
6.8.2. Дегазация макулатуры.......................... 365
6 8.3. Очистка макулатурной массы.................... 367
6.8.4. Роспуск агрегированных волокон................ 369
6 8.5. Сортировка волокнистой массы.................. 370
6 8.6. Облагораживание целлюлозной массы............. 372
Глава 7. Утилизация отходов легкой и пищевой
промышленности........................................... 375
7.1. Образование и классификация текстильных отходов... 385
4
Оглавление
7.2. Первичная обработка и разволокнение текстильных
отходов............................................... 386
7.3. Производство пряжи из разволокненных текстильных
отходов............................................... 391
7.4. Производство нетканых материалов
из вторичных волокон................................ 393
Глава 8. Утилизация отходов сточных вод
и канализационных систем................................ 400
8.1. Утилизация осадков промышленной канализации...... 403
8 2. Утилизация осадков сточных вод городских канализаций.... 406
8.2.1. Тепловая обработка осадков................... 408
8.2.2. Установки для сжигания осадков............... 420
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов............. 432
9.1. Мусороперерабатывающие заводы.................... 440
9.2. Термические методы утилизации ТБО................ 447
9.2.1. Методы утилизации ТБО при температурах
ниже температуры плавления шлака.................... 447
9.2.2. Методы переработки ТБО при температурах
выше температуры плавления шлака.................... 463
9.3. Полевое компостирование ТБО...................... 476
9.4. Складирование ТБО на полигонах................. 479
9.5. Комплексная переработка ТБО...................... 483
9.6. Утилизация ТБО в анаэробных условиях............. 491
9.7. Гидролиз и сбраживание ТБО....................... 492
Глава 10. Утилизация некоторых жидких отходов........... 494
10.1. Утилизация отработанной серной кислоты.......... 494
10.2. Утилизация отходов растворителей................ 496
10.3. Утилизация лакокрасочных материалов............. 499
ЧАСТЬ IX ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ............................ 503
Глава 1. Оборудование для механических методов
переработки............................................. 503
1.1. Оборудование для измельчения.................... 503
1.1.1. Щековые дробилки............................. 511
1.1.2. Конусные дробилки............................ 522
1.1.3. Валковые дробилки............'............... 554
1.1.4. Дробилки ударного действия: молотковые и роторные ... 562
1.1.5. Размольное оборудование...................... 571
1.1.6. Измельчители ТБО............................. 614
1.2. Оборудование для классификации................... 616
1.2.1. Барабанные вращающиеся грохоты...............’ 623
1.2.2. Инерционные наклонные грохоты................ 626
1.2.3. Электровибрационные наклонные грохоты........ 631
1.2.4. Гирационные наклонные и горизонтальные
качающиеся грохоты.................................. 632
5
Оглавление
1.2.5. Самобалансные грохоты с двухвальным
шестеренчатым вибровозбудителем...................... 63'
1 2.6. Горизонтальные самобалансные грохоты
с самосинхронизирующимися вибровозбудителями......... 63f
1.2.7. Гидравлические грохоты........................ 631
1.3 . Оборудование для смешивания...................... 64S
1.4 Оборудование для компактирования................... 66/
1.4.1. Таблеточные машины............................ 66/
1.4.2. Прессовое оборудование........................ 67(
,1.5. Оборудование для гравитационного обогащения...... 70/
1.5.1. Промывочные машины............................ 70/
1.5.2. Сепараторы для обогащения в тяжелых средах... 716
1.5.3. Отсадочные машины............................. 721
1.5.4. Концентрационные столы........................ 737
1.5.5. Обогатительные шлюзы.......................... 752
Глава 2. Оборудование для физико-механических
методов переработки.................................... 757
2.1. Оборудование для флотации........................ 757
2 1.1. Общие сведения............................... 75 /
2.1.2. Механические флотационные машины.............. 801
2.1.3. Пневмомеханические флотационные машины....... 813
2.1.4. Пневматические флотационные машины............ 826
2.1.5. Флотационные машины для крупнозернистой
флотации ............................................ 831
2.2. Оборудование для магнитной сепарации.............. 833
2.2.1. Общие сведения................................ 833
2.2.2. Основные типы магнитных и электромагнитных
сепараторов.......................................... 84С
2.3. Оборудование для электрической сепарации.......... 875
2.3.1. Общие сведения.................•.............. 875
2.3.2. Сепараторы для разделения минералов
по электропроводности................................ 893
2.3.3. Трибоэлектростатические сепараторы............ 90С
2.3.4. Пироэлектрические и диэлектрические
сепараторы........................................... 905
2.3.5. Электрические классификаторы....;............. 907
2.3.6. Сепараторы для ТБО............................ 91С
2.4. Оборудование для грануляции....................... 914
2.4.1. Общие сведения................................ 914
2.4.2. Грануляторы окатывания........................ 927
2.4.3. Грануляторы с псевдоожиженным
и фонтанирующим слоями............................... 939
2.4.4. Шнековые грануляторы формования............... 944
2.4.5. Роторные грануляторы формования............... 947
2.4.6. Примеры расчета грануляторов.................. 949
6
Оглавление
. Глава 3. Оборудование для биохимических
методов переработки отходов........................................... 956
3.1. Метантенки............................................................................. 956
3.2. Иловые площадки........................................................................ 970
3.3. Биотермические барабаны.............................................................. 973
Глава 4. Оборудование для термических методов
переработки отходов........................................................................... 976
4.1. Оборудование для тепловой обработки................................................... 976
4.1.1. Оборудование для сушки твердых отходов............................................ 976
4.1.2. Метод теплового расчета газовой (воздушной)
барабанной сушилки....................................................................... 980
4.1.3. Оборудование для пиролиза твердых отходов......................................... 992
4.2. Оборудование для сжигания твердых отходов.................... 1001
4.3. Плазменные установки......................................... 1013
ПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ............................................. 1016
7
Предисловие
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемый справочник явля-
ется первой попыткой провести ши-
рокое обобщение результатов дея-
гельности академических, учебных,
научных, проектных и конструктор-
ских организаций и предприятий в
области инженерных методов защи-
пы окружающей среды. В научно-тех-
нических источниках и нормативных
документах имеется огромное коли-
чество сведений по методам и спосо-
бам защиты воздушного и водного
бассейнов и земельных ресурсов. Но
эти сведения имеют явно отраслевую
направленность. Например, наиболее
значительные результаты в области
эхраны воздушного бассейна достиг-
нуты в научно-исследовательских и
конструкторских организациях тепло-
энергетики, черной и цветной метал-
лургии, так как эти отрасли являют-
ся основными загрязнителями атмос-
феры и вынуждены постоянно про-
водить работы по защите воздушного
бассейна. Основными загрязнителями
водного бассейна также являются чер-
ная металлургия и теплоэнергетика,
11еллюлозно-бумажная, нефтеперера-
батывающая отрасли промышленно-
сти и городское хозяйство, поэтому
в подведомственных научно-исследо-
вательских и конструкторских струк-
гурах получены наиболее существен-
ные результаты. Наиболее токсичные
загрязнители в атмосферу и водный
бассейн выбрасывают предприятия
химического и нефтехимического
профиля, поэтому в рамках данных
отраслей разрабатывались и разраба-
тываются наиболее эффективные
методы борьбы с этими выбросами.
Основными источниками твердых
отходов являются горно-металлурги-
ческие и горно-добывающие пред-
приятия, химическая промышлен-
ность, предприятия строительного
комплекса, городское коммунальное
хозяйство, поэтому в их структурах
рождались перспективные техноло-
гии утилизации и переработки твер-
дых отходов. Данную аналогию мож-
но продолжать и дальше. Справочник
содержит самые перспективные тех-
нологические и технические реше-
ния защиты окружающей среды из
целого ряда отраслей, поэтому спе-
циалисту дастся возможность срав-
нивать и выбирать наиболее подхо-
дящие разработки для решения сто-
ящих проблем.
По своей структуре справочник
состоит из трех томов. Первый том
содержит сведения о предельно до-
пустимых концентрациях вредных
веществ в атмосферном воздухе, ос-
новных источниках загрязнения воз-
9
Предисловие
душного бассейна, в нем приведены
многочисленные технологические
решения борьбы с вредными газовы-
ми выбросами в различных отраслях
и производствах. В материалах тома
широко представлено разнообразное
типовое и оригинальное оборудова-
ние для борьбы с вредными газовы-
ми выбросами физико-механически-
ми и физико-химическими методами,
приведены методы расчета и выбора
данного оборудования, материал
тома широко иллюстрирован конк-
ретными примерами расчета обору-
дования.
Во втором томе содержатся сведе-
ния о предельно допустимых концент-
рациях вредных веществ в сточных во-
дах предприятий и производств, опре-
делены основные источники загрязне-
ния водного бассейна, проанализиро-
ваны многочисленные технологичес-
кие решения по очистке сточных вод
предприятий различных отраслей. При-
ведены обширные сведения о типовом
и оригинальном оборудовании по очи-
стке сточных вод физико-механичес-
кими, физико-химическими, электро-
химическими, биохимическими, хи-
мическими и термическими методами.
В материалах тома содержатся конкрет-
ные рекомендации по методам расче-
та и выбора оборудования защиты вод-
ного бассейна. Даны сведения об орга-
низации систем замкнутого водоснаб-
жения промышленных предприятий.
Третий том посвящен проблемам
утилизации и переработки промыш-
ленных и бытовых твердых отходов.
Материал тома содержит сведения об
основных источниках твердых про-
мышленных и бытовых отходов, клас-
сификацию отходов по классам опас-
ности, основные технологические
решения по утилизации и переработ-
ке твердых отходов. В нем широк<
представлено технологическое обору
дование по переработке и утилизацш
твердых отходов, приведены приме
ры его расчета и выбора. На конкрет
ных примерах даны рекомендации п<
организации безотходных и малоот
ходных производственных технологий
Справочник базируется на совре
менных достижениях отечественны;
и зарубежных научно-исследователь
ских, проектно-конструкторски;
организаций и предприятий, сфере!
деятельности которых является защи-
та окружающей среды от врсдногс
влияния газовых выбросов, жидки?
стоков и твердых отходов.
К отечественным организациям i
предприятиям, внесшим и вносящил
исключительный вклад в защиту воз
душного бассейна, следует отнести
ВНИИОТ, ВНИИтехуглерод, ВНИ-
ПИчерметэнергоочистка, ВНИИ-
стром, ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского
ВЦНИИОТ, ГИНцветмет, ГИПРОга-
зоочистка, ГИПРОмез, ГИПРОхим
ЛИОТ, ЛенГИПРОхим, Лен-
промвентиляция НИИОгаз, НИИ-
промвентиляция, НИИцемента, Про-
ектпромвентиляция, Семибратовский
филиал НИИОгаз, СИОТ, ЦНИИ-
промзданий, ЭНИН и ряд других.
Среди организаций и предприя-
тий, игравших и играющих ключевую
роль в охране водного бассейна, сле-
дует отметить: ВНИИводгео, быв-
шую систему предприятий «Союз-
водоканалпроект», и в первую оче-
редь МосводоканалНИИпроект, НИ-
ПИОТстром и ряд других.
Наибольший вклад в разработку
техники и технологии утилизации
твердых отходов внесли и внося!
следующие организации: АКХ им.
К.Д. Памфилова, ВНИИВ, ВНИИ-
10
Предисловие
пром вторцветмет, ГИПХ, Техэнерго-
химпром и другие.
Комплексные задачи по защите ок-
ружающей среды успешно решали и
решают ГИАП, НИИхиммаш, Дзер-
жинскИИИхиммаш, ЛенНИИ-
химмаш, НИУИФ, СвсрдНИИхим-
маш, а также целый ряд высших учеб-
ных заведений: КГТУ, МГУИЭ,
МГСУ, МГУЛ, МЭИ, МИСиС,
НГАСА, РХТУ им. Д.И. Менделеева,
РГУНиГ им. И.М. Губкина, УГТУ-
УПИ, С.-ПГТИ, С.-ПГГИ им. Г.В. Пле-
ханова, С.-П ГЛ ТА им. С.М. Кирова
и другие.
Среди ученых и специалистов,
внесших наибольший вклад в разви-
тие техники и технологии защиты
воздушного бассейна, следует отмс-
тить: Алиева Г.М.-А., Банита Ф.Г.,
Вальдберга А Ю., Гордона Г.М., Ко-
узова П.А., Ладыгичева М.Г., Мазу-
са М.Г., Мальгина А.Д., Моргули-
са М.Л., Мягкова Б.И., Николайки-
на Н.И., Пейсахова И.Л., Пирумо-
ва А.И., Приходько В.Н., Русано-
ва А.А., Скрябина Г.М., Ужова В.Н.,
Ульянова В.М., Швыдкого В.С.,
Юдашкина М.Я. как разработчиков
оборудования по пылеулавливанию;
Беспамятного Г.П., Власенко В.М.,
Дытнерского Ю.И., Мухленова И.П.,
Кельцева Н.В., Клушина В.Н., Ко-
валеву О.С., Кузнецова И.Е., Куроч-
кину М.И., Лукина В.Д., Петрянова-
Соколова И.В., Рамма В М, Родио-
нова А.И., Романкова П.Г., Спсйше-
рг( В.А., Тарата Э.Я., Тищенко Н.Ф.,
Торочешникова Н.С., Троицкую Т.М.,
Хол Панова Л. П., Чохонелцдзе А.Н. как
разработчиков технологии и оборудо-
вания физико-химических методов
очистки газов; Сигала И.Я., Ходако-
ва Ю.С. как разработчиков техноло-
гий снижения выбросов оксидов азо-
та в теплоэнергетике; а также многих
других.
В разработку современных техно-
логий и техники защиты водного бас-
сейна внесли значительный вклад сле-
дующие специалисты: Аракчеев Е.П.,
Бернадинер М.Н., Ветошкин А.Г.,
Волков Э.П., Воробьев О.Г., Воро-
нов Ю.В., Голованчиков А.Б., Гор-
деев Л.С., Гордин И.В., Гребенюк В.Д.,
Губанов Л.Н., Дытнерский Ю.И.,
Иоакимис Э.Г., Калицун В.И., Ка-
релин Я.А., Кишневский В.А., Ко-
гановский А.М., Ксенофонтов Б.С.,
Ковалева Н.Г., Ковалев В.Г., Кожи-
нов В.Ф., Ласков Ю М , Мазо А.А.,
Монгайт И.Л., Найденко В.В., По-
кровский В.Н., Пономарев В.Г., Рих-
тер Л.А., Родионов А.И., Самохин В.Н.,
Соковнин О.М., Шурыгин А.П.,
Яковлев С.В. и многие другие. Следу-
ет отметить особую роль Беличенко
Ю.П., Гладкова В.А., Гордеева Л.С.,
Комиссарова Ю.А. и Кучеренко Д.И.
в разработке теории и практики зам-
кнутых и оборотных систем водообес-
печения.
В разработку современных методов
и технологий утилизации твердых от-
ходов внесли наибольший вклад сле-
дующие специалисты: Абрамов Н.Ф.,
Бернадинер М.Н., Бобович Б.Б., Бы-
стров Г.А., Гальперин В.М., Гриша-
ев И.Г., Девяткин В.В., Евилевич А.З.,
Евилевич М.А., Иванов В.В., Клас-
сен П.В., Клушин В.Н., Любешки-
на Е.Г., Матросов А.С., Мирный А.Н.,
Наркевич И.П., Никогосов Х.Н.,
Печковский В.В., Пальгунов П.П., Пу-
рим В.Р., Систер В.Г., Скворцов Л.С.,
Сумароков М.В., Титов Б.П., Федо-
ров Л.Г., Шо.мин И.П., Шурыгин А.П
и ряд других.
Хотелось бы отметить особую роль
ученых МГУИЭ в деле защиты окру-
11
Предисловие
жающей среды. Большой вклад в раз-
работку теории и практики очистки
сточных вод внесли Баранов Д.А.,
Бирюков В.В., Булатов М.А., Була-
тов С.Н., Кутепов А.М., Лагуткин М.Г.,
Терновский И.Г.; в решении проблем
по очистке отходящих газов химичес-
ких производств весьма значимыми
являются результаты работ Бондаре-
вой Т.П., Ващука В.И., Клюшенко-
вой М.И., Николайкиной Н.Е., Пав-
лова В.П., Плановского А.Н., Рудо-
ва Г.Я., Семенова П.А., Соломахи Г.П.,
Чехова О.С.; Шевченко А.А.; по пе-
реработке твердых отходов — Бала-
шова М.М., Генералова М.Б., Го-
нопольского А.М., Гусева Ю.И.,
Калыгина В.Г., Макарова Ю.И.,
Назарова В.И., Систера В.Г., Сури-
са А.Л., Шорина С.Н. Значительный
вклад в совершенствование технологии
подготовки к сжиганию твердых топ-
лив внесли Беренгартен М.Г., Евста-
фьев А.Г., Караваев Н.М., Каталы-
мов А В., Кобяков А.И.
Благодаря трудам вышеназванных
организаций и вышеперечисленных
ученых, удалось создать данный спра-
вочник, являющийся первой попыт-
кой более глубокого обобщения ре-
зультатов исследований в области
охраны окружающей среды.
Пользуясь случаем, автору хоте-
лось бы выразить искреннюю благо-
дарность руководству университета в
лице ректора М.Б. Генералова и пер-
вого проректора А.В. Каталымова за
поддержку проекта издания данного
справочника, а также заведующему
кафедрой «Промышленная экология >
проф. М.Г. Беренгартену, оказавшему
всемерную поддержку и помощь в ра-
боте над справочником.
Особую благодарность автор вы-
ражает проф. А. Г. Ветошкину и проф.
В.М. Ульянову — рецензентам спра-
вочника, советы и замечания кото-
рых существенно улучшили содержа-
ние и форму представления матери-
ала.
Исключительную благодарность
автор выражает В.В. Ларченкову — за-
местителю генерального директора
ЗАО «Москва Золотоглавая», Мака-
рееву С.М. — генеральному директо-
ру фирмы «Розфарм», Калитиевско-
му В.Е. — заместителю генерального
директора фирмы «Розфарм», Киселе-
ву Г.Ф. — генеральному директору
АО «Атрохимреммаш», Тупикову В.Г. —
финансовому директору ООО «Да-
дон», Фуфаеву В.А. — генеральному
директору ЗАО «Трест Коксохиммон-
таж» и Юдинцеву Б.М. — заместите-
лю генерального директора ЗАО «Трест
Коксохим монтаж», являющимися вы-
пускниками МИХМа, за организацию
финансовой поддержки издания
справочника.
Автор будет весьма признателен
всем читателям, которые выскажут в
любой форме свои замечания по содер-
жанию справочника. Замечания и по-
желания следует направлять по адре-
су: 105066, ГСП г. Москва, ул. Старая
Басманная, 21/4, МГУИЭ, кафедра «Про-
мышленная экология», проф. А. С. Ти-
монину.
E-mail: timonin@msuie.ru
12
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ЧАСТЬ VIII
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
ПО УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ
Накопление значительных масс
твердых отходов во многих отраслях
промышленности обусловлено суще-
ствующим уровнем технологии пере-
работки соответствующего сырья и
недостаточностью его комплексного
использования. Удаление отходов и их
хранение являются дорогими меро-
приятиями. В металлургических произ-
водствах, ТЭС и углеобогатительных
фабриках затраты на них составляли
примерно 8—30 % стоимости произ-
водства основной продукции. Между
тем, в отвалы и шламохранилища
ежегодно поступают огромные массы
вскрышных пород и отходов обогаще-
ния и переработки минерального сы-
рья. По имеющимся оценкам, на тер-
ритории стран СНГ в них накоплены
десятки миллиардов тонн различных
горных пород (известняков, кварци-
тов, доломитов, огнеупорных глин,
каолинов, песчаников и др.), более
1,2 млрд, т золошлаковых отходов ТЭС,
580 млн. т металлургических шлаков,
350 млн. т галита, 200 млн. т фосфо-
гипса и значительные количества дру-
гих (часто ценных и дефицитных)
материалов. Наряду с этим уровень
оперативной утилизации отходов яв-
ляется низким: в хозяйственный обо-
рот вовлекается только пятая часть
шлаков цветной металлургии. 10—12 %
золошлаковых отходов и фосфогипса,
менее 4 % отходов углеобогащения,
что ведет к нарастанию массы скла-
дируемых отходов.
В то же время значительная часть
твердых отходов промышленных
предприятий может быть эффектив-
но использована в народном хозяй-
стве. Так, строительная индустрия и
промышленность строительных мате-
риалов стран СНГ ежегодно добыва-
ют и потребляют около 3,5 млрд, т
нерудного сырья, большая часть ко-
торого может быть заменена промыш-
ленными отходами. Задача утилизации
последних тем более актуальна, что
организация производства продукции
на их основе требует затрат в 2—3 раза
меньше, чем для соответствующих
производств на основе специально
добываемого природного сырья. Кро-
ме того, увеличение комплексности
использования минерального сырья
при одновременном решении задач
защиты биосферы способствует со-
кращению потребления ряда его ви-
дов. В СССР экономия 1 % соответ-
ствующих видов минерального сырья
была равноценна в 70-е—80-е годы
дополнительному вовлечению в про-
изводство сырья, необходимого для
получения около 1 млн. т стали, при-
мерно 6,5 млн. т угля и 4,9 млн. т не-
13
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
фти, до 6 млрд, м3 природного газа и
15 млрд. кВт ч электроэнергии. Очевид-
но, данные пропорции сохранились
и в настоящее время.
Большая номенклатура отходов,
образующихся на предприятиях раз-
личных отраслей экономики, затруд-
няет их классификацию, учет, сбор
и переработку. Вследствие многих
причин в настоящее время и у нас в
стране, и за рубежом отсутствует об-
щепринятая научная классификация
твердых отходов промышленности,
охватывающая все их многообразие.
Существующие классификации твер-
дых отходов весьма многообразны и
односторонни.
Различные подходы к классифи-
кации отходов базируются на следу-
ющих классификационных признаках:
место образования отходов (отрасль
промышленности); стадия производ-
ственного цикла; вид отхода; степень
ущерба окружающей среде и здоро-
вью человека; направление использо-
вания; эффективность использования;
величина запаса и объемы образова-
ния; степень изученности и разрабо-
танности технологий утилизации.
Прежде всего различают отходы
производства и потребления.
Отходы производства — это ос-
татки сырья, материалов и полуфаб-
рикатов, образующиеся в процессе
производства продукции, которые ча-
стично или полностью утратили свои
качества и не соответствуют стандар-
там. Эти остатки после предваритель-
ной обработки, а иногда и без нее,
могут быть использованы в сфере
производства или потребления, в ча-
стности для производства побочных
продуктов.
Побочные продукты образуются
наряду с основными продуктами про-
14
изводства, но не являются целью
производственного процесса. Они г
большинстве случаев бывают товар-
ными, на них имеются ГОСТы, ТУ.
их производство планируется пред-
приятием.
Производственные отходы явля-
ются следствием несовершенства тех-
нологических процессов, неудовлет-
ворительно организованного произ-
водства, а также несовершенного эко-
номического механизма. К ним отно-
сят: отходы, образующиеся при ме-
ханической и физико-химической
переработке сырья и материалов; от-
ходы, образующиеся при добыче и
обогащении полезных ископаемых;
вещества, улавливаемые при очист-
ке отходящих технологических газов
и сточных вод.
Отходы потребления — различ-
ные бывшие в употреблении изделия
и вещества, восстановление которых
экономически нецелесообразно. На-
пример, изношенные или морально
устаревшие машины, изделия произ-
водственного назначения (отходы
производственного потребления), а
также пришедшие в негодность или
устаревшие изделия домашнего оби-
хода и личного потребления (отходы
бытового потребления).
Совокупность отходов производ-
ства и потребления, которые могут
быть использованы в качестве сырья
для выпуска полезной продукции,
называется вторичными материальны-
ми ресурсами (BMP).
Все промышленные отходы мож-
но разделить на два вида: нетоксич-
ные и токсичные. В своей основной
массе твердые отходы нетоксичны.
Примерами токсичных отходов могут
служить шламы гальванических цехов
и травильных ванн.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Отходы можно также классифи-
цировать на металлические и неметал-
лические, а также комбинированные.
Неметаллические отходы подразделя-
ются на химически инертные (отва-
лы породы, зола и т.д.) и химически
активные (резина, пластмассы и т.д.).
К числу комбинированных отходов
относится всевозможный промыш-
ленный и строительный мусор.
Отходы можно разбить на две
группы — основные и побочные.
Основными являются отходы мате-
риалов, использованных непосред-
ственно для изготовления товарной
продукции. Это металлические, металл-
содержащие (окалина, шламы, шла-
ки и пр.) и неметаллические (древе-
сина, пластмассы, резина, клеи, тек-
стиль, стекло и др.) отходы.
К побочным относятся отходы тех-
нологических материалов и веществ,
использованных или образующихся
при проведении технологических про-
цессов. Побочные отходы могут быть
твердыми (зола, абразивы, огнеупо-
эы), жидкими (смазочно-охлаждаю-
цие жидкости, минеральные масла
I другие нефтепродукты, отходы
тшьванопроизводства) и газообразны-
ми (отходящие газы).
Широко используется классифи-
кация отходов по степени их опасно-
го воздействия на человека и окру-
жающую среду. Так, в странах ЕЭС ус-
сановлено 14 категорий опасности от-
водов для здоровья человека и риска
шя окружающей среды: 1 — взрыво-
опасные; 2 — оксиданты; ЗА — отхо-
1Ы с высокой степенью воспламеня-
емости; ЗВ — воспламеняемые; 4 —
раздражающие; 5 — вредные; 6 — ток-
еичные; 7 — канцерогенные; 8 — кор-
розионно-активные; 9 — инфекцион-
тые; 10 — тератогенные (поврежда-
ющие зародыши — эмбрионотоксич-
ные); 11 — мутагенные (вызывающие
наследственные изменения); 12 — вы-
деляющие при контакте с водой ток-
сичные газы; 13 — выделяющие опас-
ные вещества; 14 — экотоксичные.
Согласно отечественному стандар-
ту ГОСТ 12.1.007—76 «Вредные ве-
щества. Классификация и общие тре-
бования безопасности» все промыш-
ленные отходы делятся на четыре
класса опасности: первый — чрезвы-
чайно опасные, второй — высоко-
опасные, третий — умеренно опас-
ные, четвертый — малоопасные.
Наличие в отходах ртути, хромо-
вокислого калия, треххлористой сурь-
мы (VI), оксида мышьяка и других
высокотоксичных веществ требует
отнесения их к первому классу опас-
ности.
Наличие в отходах хлористой
меди,- хлористого никеля, оксида
сурьмы, азотнокислого свинца и др.
относит их ко второму классу опас-
ности.
Наличие в отходах сернокислой
меди, оксида свинца, щавелевокис-
лой меди, четыреххлористого углеро-
да требует отнесения их к третьему
классу опасности.
Принадлежность к тому или ино-
му классу опасности определяется
расчетным путем по методике, утвер-
жденной Минздравом СССР.
В соответствии с Временным
классификатором токсичных про-
мышленных отходов и методически-
ми рекомендациями по определению
токсичности промышленных отходов
(1987 г.) отходы также делятся на че-
тыре класса опасности:,
— к отходам 1-го класса опаснос-
ти относятся цианиды, ртуть, окси-
ды меди, хрома, кадмия, никеля,
15
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
других тяжелых металлов, пятисерни-
стый фосфор, хлорорганические со-
единения, бенз(а)пирен, инсектици-
ды, а также отходы, содержащие эти
компоненты в значительных концен-
трациях;
— ко 2-му классу опасности от-
носятся мышьяк, нефтепродукты,
спирты, смолы, серная кислота, фе-
нол, толуол и отходы, содержащие
эти компоненты в значительных кон-
центрациях;
— к 3-му и 4-му классам опасно-
сти относятся отходы, содержащие те
же опасные вещества 1-го и 2-го клас-
сов опасности в небольших концент-
рациях, а также шлаки и другие от-
ходы.
Для единого подхода к классифи-
кации отходов при организации их
учета, в том числе в связи с обеспе-
чением выполнения международных
обязательств Российской Федерации
по государственному регулированию
и контролю за трансграничными пе-
ревозками опасных отходов, Госком-
экологией России в 1997 г. введен в
действие Федеральный классифика-
ционный каталог отходов, представ-
ляющий собой перечень видов отхо-
дов, систематизированных по сово-
купности следующих приоритетных
признаков: происхождению отходов,
агрегатному состоянию, химическому
составу, экологической опасности.
Вид отхода классифицируется
этим каталогом как совокупность от-
ходов, которые имеют одинаковые
классификационные признаки и по
химическому составу соответствуют
одному и тому же уровню экологи-
ческой опасности (относятся к одно-
му и тому же классу опасности).
В соответствии с Каталогом отхо-
ды классифицируются по пяти иерар-
16
хически взаимосвязанным уровням i
виде блоков, групп, подгрупп, пози
ций и субпозиций. Ключевое значе-
ние имеет классификация отходов п<
первому уровню (блокам), осуществ-
ляемая по признаку происхожденш
отходов. В соответствии с ним отходь
могут быть органические природно
го происхождения (животного и рас-
тительного); минерального и хими-
ческого происхождения, а также ком-
мунальные.
Классификация отходов по следу-
ющим двум уровням — группам i
подгруппам — дает более разверну-
тую характеристику происхождение
отходов, в том числе характеризует
принадлежность к определенному
виду производства и технологии. Чет-
вертый и пятый уровень классифи-
кации отходов (по позициям и суб-
позициям) отражает состав и свой-
ства отходов, в том числе агрегатное
состояние и степень их опасности.
В соответствии с установленной
классификацией осуществляется ко-
дирование видов отходов. В шестом
разряде кода отходов используют бук-
венные символы, характеризующие
виды опасности отходов: Л — легко-
воспламеняющиеся жидкие отходы;
П — пожароопасные отходы; В —
взрывоопасные отходы; С — самовоз-
горающиеся отходы; И — отходы,
способные вызывать инфекционные
заболевания у людей и животных;
К — отходы, характеризующиеся кор-
розионными свойствами; Т — отхо-
ды, способные выделять токсичные
газы при контакте с водой или воз-
духом.
Согласно требованиям Федераль-
ного классификационного каталога
для каждого отхода должен быть оп-
ределен его вид и шестизначный код.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Производитель отходов обязан пред-
ставить в территориальные органы
Госкомэкологии России исходные
данные по каждому из отходов, в том
числе сведения о происхождении от-
хода, его агрегатном состоянии, хи-
мическом составе, классе опасности.
На основании этих данных террито-
риальные органы Госкомэкологии
России должны выдать производите-
лю паспорт отхода с установленным
кодом.
Классификатор отходов приведен
втабл. 1.1.
Федеральный классификационный каталог отходов
Таблица 1.1
Коды отходов Наименование
1 2
100000 ОТХОДЫ ОРГАНИЧЕСКИЕ ПРИРОДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ (ЖИВОТНОГО И РАСТИТЕЛЬНОГО)
110000 Отходы пищевых и вкусовых продуктов
111000 Отходы производства пищевых продуктов
114000 Отходы производства вкусовых продуктов
117000 Отходы производства кормовых продуктов (кормов)
120000 Отходы растительных и животных продуктов
121000 Отходы производства растительных и животных масел
123000 Отходы производства растительных и животных жиров и восков
125000 Эмульсии и смеси, содержащие растительные и животные продукты
126000 Отходы продуктов из растительных масел
127000 Шламы производства растительных и животных жиров
129000 Остатки рафинирования при переработке растительных и животных жиров
130000 Отходы содержания животных, убоя скота и птицы, рыбы, морепродуктов и др.
131000 Отходы убоя скота и птицы
133000 Отходы переработки рыбы и других морепродуктов
134000 Тела животных
137000 Фекалии животных
140000 Отходы шкур и кожи
141000 Отходы шкур и мехов
144000 Отходы дубилен (кроме дубильных веществ)
147000 Отходы кожи
170000 Древесные отходы
171000 Отходы обработки и переработки древесины
173000 Отходы лесозаготовок
180000 Отходы целлюлозы, бумаги и картона
181000 Отходы производства целлюлозы
184000 Отходы переработки целлюлозы
187000 Отходы бумаги и картона
190000 Другие отходы от переработки продуктов животного и растительного происхождения
199000 Другие отходы от переработки и улучшения качества продуктов животного и растительного происхождения
300000 ОТХОДЫ МИНЕРАЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
310000 Отходы минерального происхождения (исключая отходы металлов)
311000 Печной бой, металлургический и литейный щебень (брак)
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 1.1
1 2
312000 Металлургические шлаки, съемы и пыль
313000 Золы, шлаки и пыль от топочных установок и от термической обработки отходов
314000 Прочие твердые минеральные отходы
316000 Минеральные шламы
340000 Отходы горнодобывающей промышленности
350000 Отходы металлов и сплавов
351000 Лом и отходы железа и стали
353000 Лом и отходы цветных металлов и сплавов
355000 Металлические шламы
390000 Другие отходы минерального происхождения
399000 Другие отходы минерального происхождения, а также отходы рафинирования продуктов
500000 ОТХОДЫ ХИМИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
510000 Отходы оксидов, гидрооксидов, солей
511000 Гальванические шламы
513000 Отходы оксидов и гидрооксидов
515000 Отходы солей
520000 Отходы кислот, щелочей и концентратов
521000 Отходы неорганических кислот
522000 Отходы органических кислот
524000 Отходы щелочей
527000 Концентраты
530000 Отходы средств защиты растений, средств дезинфекции, отходы фармацевтической продукции
531000 Отходы средств обработки и защиты растений от вредителей
533000 Отходы гигиенических средств
535000 Отходы фармацевтической продукции, се производства и приготовления
540000 Отходы продуктов переработки нефти, угля и сланцев
541000 Отходы синтетических и минеральных масел
542000 Отходы жиров (смазок) и парафинов из минеральных масел
544000 Отходы эмульсий и смесей нефтепродуктов
547000 Шламы минеральных масел
548000 Остатки рафинирования нефтепродуктов
549000 Прочие отходы нефтепродуктов, продуктов переработки нефти, угля и сланцев
550000 Отходы органических растворителей, красок, лаков, клеев, мастик и смол
552000 Отходы органических галогенсодержащих растворителей, их смесей и других галогенированных жидкостей
553000 Отходы негалогенированных органических растворителей и их смесей
554000 Шламы, содержащие растворители, краски, лаки, клеи, мастики и смолы
555000 Отходы лакокрасочных средств
559000 Отходы клея, клеящих веществ, мастик, нсзатвердевших смол
570000 Отходы полимерных материалов и резины
571000 Затвердевшие отходы пластмасс
572000 Отходы незатвердевших пластмасс, формовочных масс и компонентов
573000 Шламы и эмульсии полимерных материалов
575000 Отходы резины, включая старые шины
577000 Резиновые шламы и эмульсии
578000 Остатки в размельчителях
580000 Отходы текстильного производства, производства волокон
18
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 1.1
1 2
581000 Текстильные отходы и шламы
582000 Текстиль загрязненный
590000 Другие химические отходы
591000 Отходы взрывчатых веществ
592000 Отходы, содержащие металлоорганические соединения, нс вошедшие в другие пункты
593000 Лабораторные отходы и остатки химикалисв
594000 Отходы чистящих и моющих средств
595000 Катализаторы
596000 Сорбенты, нс вошедшие в другие пункты
598000 Отходы упакованных газов
599000 Прочие отходы процессов преобразования и синтеза
900000 ОТХОДЫ КОММУНАЛЬНЫЕ (ВКЛЮЧАЯ БЫТОВЫЕ ОТХОДЫ)
910000 Твердые бытовые отходы
911000 Отходы из жилищ
912000 Отходы потребления на производстве, подобные бытовым
915000 Мусор уличный
916000 Мусор рыночный
917000 Растительные отходы садов и парков
940000 Отходы от водоподготовки, обработки сточных вод и использования воды
941000 Шламы водоподготовки (очистки)
943000 Нестойкие осадки (шламы) при биомеханической обработке сточной воды
945000 Стабильные осадки (шламы) при биомеханической обработке сточной воды
947000 Остатки канализаций и от обработки воды (кроме шламов)
948000 Шлам при обработке сточных вол
949000 Отходы от водоэкспяуатации
950000 Жидкие отходы очистных сооружений
951000 Фекалии из выгребных ям
953000 Инфильтрационные воды объектов размещения отходов
954000 Жидкие отходы термической обработки отходов и от топочных установок
970000 Медицинские отходы (больниц и лечебно-оздоровительных учреждений)
971000 Медицинские отходы
990000 Прочие коммунальные отходы
Источники возникновения твер-
дых отходов в .материальном произ-
водстве иллюстрируются схемой
(рис. 1.1). Конкретные причины их об-
разования весьма многообразны,
причем некоторые из них могут быть
без значительных издержек достаточ-
но легко и быстро устранены, для ус-
транения других, напротив, требуют-
ся продолжительные исследования и
крупные затраты.
Классификация промышленных от-
ходов по вадам представлена на рис. 1.2.
Многообразие видов твердых от-
ходов, значительное различие соста-
ва даже одноименных отходов в
большой степени усложняют зада-
чи их утилизации, вызывая в ряде
конкретных случаев необходимость
изыскания своеобразных путей их
решения. Тем не менее для большин-
ства основных видов крупнотоннаж-
ных твердых отходов в настоящее
время разработаны и частично реа-
лизуются технологии их утилизации.
В то же время различные техноло-
19
Часть VIJJ. Технологические решения по утилизации твердых отходов
гии рекуперации твердых отходов в
своей основе базируются на ряде
методов, совокупность которых
обеспечивает возможность утилиза-
ции BMP или их переработки в це-
левые продукты.
Рис. 1.1. Источники возникновения твердых отходов в материальном производстве
Рис. 1.2. Классификация промышленных отходов по видам
20
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ГЛАВА 1
УТИЛИЗАЦИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ
1.1. Утилизация золо-
и шлаковых отходов
Твердые отходы тепловых элект-
ростанций — золы и шлаки — близ-
ки к металлургическим шлакам по
составу. В системе Минэнерго СССР
их образовывалось каждый год свы-
ше 100 млн. т, причем наибольший
удельный вес среди них приходился
на золошлаковые отходы от сжига-
ния каменных углей. Степень исполь-
зования золошлаковых отходов ТЭС
низка: в 1985 году в СССР было ис-
пользовано 13,5 млн. т этих отходов,
к 1990 году планировалось довести
объем использования до = 23,5 млн. т
в год, однако объем использования
этих отходов в 1990 году в России
составил только 4,4 млн. т или 0,5 %
от имевшихся ресурсов. По химичес-
кому составу эти отходы на 80—90 %
состоят из SiO2, А12О3, FeO, Fe2O3,
CaO, MgO co значительными коле-
баниями их содержания. Кроме того,
в состав этих отходов входят остатки
несгоревших частиц топлива (0,5—
20 %), соединения титана, ванадия,
германия, галлия, серы, урана. Хи-
мический состав и свойства золо-
шлаковых отходов определяют основ-
ные направления их использования.
Основная масса используемой ча-
сти шлаков и зол служит сырьем для
производства строительных материа-
лов. Так, золу ТЭС используют для
производства искусственных порис-
тых заполнителей — зольного и аг-
лопоритового гравия. При этом для
получения аглопоритового гравия
используют золу, содержащую не
больше 5—10 % горючих, а для про-
изводства зольного гравия содержа-
ние в золе горючих не должно пре-
вышать 3 %. Обжиг сырцовых гранул
при производстве аглопоритового гра-
вия осуществляют на решетках агло-
мерационных машин, а при получе-
нии зольного гравия — во вращаю-
щихся печах. Возможно использова-
ние зол ТЭС и для производства ке-
рамзитового гравия.
Золы и шлаки от сжигания бурых
и каменных утлей, торфа и сланцев,
содержащие не более 5 % частиц не-
сгоревшего топлива, могут широко
использоваться для производства си-
ликатного кирпича в качестве вяжу-
щего при содержании в них не менее
20 % СаО или в качестве кремнезе-
мистого заполнителя, если в них со-
держится не более 5 % СаО. Золы с
высоким содержанием частиц угля с
успехом используются для производ-
ства глиняного (красного) кирпича.
Зола в этом случае играет роль как
отощающей, так и топливной добав-
21
Глава 1. Утилизация твердых отходов теплоэнергетики
ки. Содержание вводимой золы зави-
сит от вида используемой глины и
составляет 15—50 %, а в отдельных
случаях может достигать 80 %.
Кислые золошлаковые отходы, а
также основные с содержанием сво-
бодной извести s 10 % используют
как активную минеральную добавку
при производстве цемента. Содержа-
ние горючих веществ в таких добав-
ках не должно превышать 5 %. Эти же
отходы можно использовать в каче-
стве гидравлической добавки (10—
15 %) к цементу. Золу с содержани-
ем свободной СаО не более 2—3 %
используют для замены части цемента
в процессе приготовления различных
бетонов. При производстве ячеистых
бетонов автоклавного твердения в
качестве вяжущего компонента ис-
пользуют сланцевую золу, содержа-
щую > 14 % свободной СаО, а в каче-
стве кремнеземистого компонента —
золу сжигания углей с содержанием
горючих s 3—5 %. Использование зо-
лошлаковых отходов по указанным
направлениям является не только
экономически выгодным (вследствие
сокращения потребления гипсового
камня, песка, цемента, извести, топ-
лива), но и позволяет повысить ка-
чество соответствующих изделий.
Золошлаковые отходы использу-
ют в дорожном строительстве. Они
служат хорошим сырьем для произ-
водства минераловатных изделий.
Высокое содержание СаО в золе слан-
цев и торфа позволяет использовать
ее для снижения кислотности — из-
весткования почв. Растительная зола
широко используется в сельском хо-
зяйстве в качестве удобрения ввиду
значительного содержания калия и
фосфора, а также других необходи-
мых растениям макро- и микроэле-
22
ментов. Отдельные виды золошлако-
вых отходов обладают свойствами,
делающими перспективным их при-
менение в качестве агентов очистки
отходящих газов ТЭС и производ-
ственных сточных вод.
Зола углей и нефтей содержит
практически все металлы. Среднее
содержание в золе углей некоторых
ценных металлов иллюстрируется сле-
дующими данными:
Металл.....Zn Ga Со Ni Ge V Sn
Содержание,
г/т........ 200 100 300 700 500 400 200
В ряде случаев концентрации ме-
таллов в золе таковы, что становится
экономически выгодным их извлече-
ние. Концентрация Sr, Zn, V, Ge до-
стигает 10 кг на 1 тзолы. Содержание
урана в золе бурых углей некоторых
месторождений может достигать 1 кг/т.
Зола торфа содержит значительные
количества V, Со, Си, Ni, Zn, U,
Pb. В золе нефтей (мазутов) содержа-
ние V2O5 в некоторых случаях дости-
гает 65 %, кроме того в ней в значи-
тельных количествах присутствуют
Мо и Ni. В связи с этим извлечение
металлов является еще одним направ-
лением переработки таких отходов. Из
золы некоторых углей извлекают в на-
стоящее время редкие и рассеянные
элементы (например, Ge и Ga), из
золы мазутов — ванадий, никель и
другие металлы.
Вместе с тем, несмотря на нали-
чие разработанных процессов утили-
зации топливных золошлаковых от-
ходов, уровень их использования все
еще остается низким по сравнению
с имеющимися ресурсами. С другой
стороны, современное технологичес-
кое использование энергии топлива
(по сравнению, например, с его ис-
пользованием на мощных ТЭС) яв-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ляется малоэффективным. При реше-
нии вопросов защиты окружающей
среды, в частности от вредного вли-
яния твердых и газообразных отходов
ТЭС, перспективным может оказать-
ся путь комплексного энерготехноло-
гического использования топлив.
Объединение крупных промышлен-
ных установок для получения метал-
лов и других технологических продук-
тов (в частности химических), а так-
же технологических газов с мощны-
ми топками ТЭС может позволить
полностью утилизировать как органи-
ческую, так и минеральную части
топлива, увеличить степень исполь-
зования тепла, резко сократить рас-
ход топлива.
Так, например, на энергогазохи-
мическом комбинате топливо перед
сжиганием можно будет подвергать
направленному пиролизу с получени-
ем ценных химических продуктов. Из
сернистых мазутов, в частности, мож-
но будет получать в виде сжиженно-
го газа пропанбутановую смесь, бен-
зол, серную кислоту, ванадий и газ
с высоким содержанием этилена и
пропилена.
Определенные успехи на пути ком-
плексного использования топлив уже
достигнуты. Так, например, в топках
котлов крупнейшей в Эстонии ГРЭС
сжигают жидкое топливо, поступаю-
щее с введенной в эксплуатацию энер-
готехнологической установки перера-
ботки сланцев, на которой из послед-
них извлекают ценные компоненты,
используемые в качестве сырья для
производства синтетических матери-
алов, а жидкий остаток направляют в
качестве топлива на ГРЭС.
Описания технологической схемы
переработки сланцев приведены в
томе 1 справочника.
Значительные перспективы в ре-
шении задач борьбы с отходами в
энергетике и некоторых смежных от-
раслях обещает детальная отработ-
ка трех наиболее важных способов
получения жидких топлив из иско-
паемых углей: газификации (произ-
водства синтез-газа с последующим
получением на его основе жидкого
топлива), гидрогенизации (насыще-
ние угля водородом при температу-
рах порядка 500 °C и давлениях в не-
сколько сот атмосфер) и пиролиза
(высокотемпературное разложение
угля в инертной среде). Наряду с
этим существенные результаты на
этом пути могут быть обеспечены
связанными с повышением коэффи-
циента полезного использования
топлив поиском альтернативных
источников энергии и другими по-
добными исследованиями.
По данным ВНИИР, в табл. 1.2
приведены удельные показатели от-
ходов, образующиеся в теплоэнерге-
тических производствах.
Значительное количество шлаков
и золы образуется при сжигании твер-
дых топлив. Их количество составля-
ет при сжигании, %:
Бурого угля...................10—15
Каменного угля.................3—40
Антрацита......................2—30
Торфа..........................2—30
Дров........................0,5—1,5
Мазута.....................0,15—0,2
Сланцев.......................50—80
Использование отходов тепло-
электростанций (ТЭС) имеет боль-
шое экономическое и экологическое
значение, поскольку их очень мно-
го, а создание и содержание отвалов
требует значительных средств. За сут-
ки работы ТЭС мощностью 1 млн. кВт
сжигает 10000 т угля и выделяет 1000 т
23
Глава I. Утилизация твердых отходов теплоэнергетики
шлака и золы. Ежегодно для захороне-
ния такого количества шлаков при
высоте захоронения 8 м требуется бо-
лее 1 га площадей.
Температура в топливных камерах
современных ТЭЦ достигает 1600 °C,
топливо подается в камеру в пыле-
видном состоянии. Образующиеся из
минеральной части топлива частицы
пыли имеют различный фракцион-
ный состав. При размере до 100 мкм
пылевидные частицы уносятся дымо-
выми газами (зола-унос). Более круп-
ные частицы оседают на пол камеры
и оплавляются, образуя стекловид-
ную массу, которую затем подверга-
ют грануляции.
Количественное соотношение
между золой-уносом и шлаком зави-
сит от сорта топлива и конструкции
топки. Для одного и того же топлива
из минеральной части в шлак пере-
ходит: в топках с твердым шлакоуда-
лением 10—20 %, в топках с жидким
шлакоудалением 20—40 %, в циклон-
ных топках — до 85—90 %.
Зола-унос может использоваться
в производстве строительных мате-
риалов без дополнительной обработ-
ки (помола, просеивания и т.п.). Не-
летучая зола может использоваться
в гранулированном виде в дорожном
строительстве для изготовления ос-
нования участков парковки автомо-
билей, велосипедных дорожек, до-
рог, набережных. Ее можно исполь-
зовать в качестве покрытия на поли-
гонах для размещения твердых бы-
товых отходов.
Летучую и нелетучую золу можно
использовать в качестве инертного
наполнителя в асфальтах.
Таблица 1.2
Удельные показатели отходов, образующихся
в теплоэнергетических производствах
№ п/п Технологический процесс или вид производства Наименование отходов и попутных продуктов Значение удельных по- казателей
1 2 3 4
1 Обогащение каменного угля Порода углеобогащения Отходы флотации 410 кг/т рядового угля 120—130 кг/т рядового угля
2 Добыча и переработка горючих сланцев: коксование сланцев в камерных печах Коксозольный остаток камер- ных печей Фус 0,63 т/т сланца 0,075 т/т получаемой сланцевой смолы
3 Термическая переработка сланцев в газогенераторах Зола газогенераторов Фус 0,55 т/т сланца 0,075 т/т получаемой сланцевой смолы
4 Производство клеевой мочевино- формальдегидной смолы М-19-62 (попутный продукт обработки сланцев) Конденсат, содержащий мета- нол (водный раствор) 0,5 т/т смолы
5 Производство электро- и тепло- энергии на ТЭС Шламовые отходы водоподго- товитсльных установок (ВПУ) 1 кг/куб. м используемой воды
24
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 1.2
1 2 3 4
6 Применение реагентов водопод- готовительных установок(при производстве электро- и тепло- энергии на ТЭС) Недопал извести Отходы, содержащие примеси коагулянта Отходы, содержащие примесь поваренной соли до 600 кг/т применяе- мой товарной извести до 500 кг/т товарного коагулянта до 400 кг/т товарной соли
7 Производство электро- и тепло- энергии ТЭС, работающими на твердом топливе, в том числе на следующих видах топлива: каменном угле Подмосковного угольного бассейна каменном угле Кузнецкого угольного бассейна каменном угле Донецкого угольного бассейна каменном угле Экибазстузского угольного бассейна каменном угле Канско- Ачинского месторождения каменном угле угольных запасов в Свердловской области каменном угле угольных запасов в Челябинской области каменном угле угольных запасов на Сахалине торфе торфе фрезерном Золошлаковыс отходы Золошлаковыс отходы Золошлаковыс отходы Золошлаковые отходы Золошлаковые отходы Золошлаковые отходы Золошлаковые отходы Золошлаковые отходы Золошлаковыс отходы Золошлаковые отходы до 360 кг/т угля до 385 кг/т угля до 400 кг/т угля до 420 кг/т угля до 138 кг/т угля до 500 кг/т угля до 383 кг/т угля до 240 кг/т угля до 85 кг/т торфа до 76 кг/т торфа
8 Сланцах Кашпирских сланцах Золошлаковыс отходы Золошлаковые отходы до 570 кг/т сланцев до 550 кг/т сланцев
Большие возможности утилиза-
ции золы связаны с ее сорбционны-
ми свойствами. По составу зола близ-
ка к неорганическим катионообмен-
никам — цеолитам, имеющим фор-
мулу /?Na2O-wSiO -^А12О3. Несгорев-
шие частицы угля, присутствующие
в золе, также являются активным
адсорбентом по отношению к орга-
ническим малодиссоциирующим ве-
ществам. Благодаря этим свойствам,
золу можно применять для очистки
слабозагрязненных сточных вод. Ем-
кость золы, как адсорбента, состав-
ляет, мг/ч: 3—10 по меди, 2—5 по
цинку, 4—6,5 по свинцу. Степень очи-
стки сточных вод определяется коли-
чеством использованной для этих це-
лей золы и кислотностью раствора
(табл. 1.3).
Из приведенных данных видно, что
при содержании золы 3,0 г/л раствора
(или сточной воды) очищенная вода
практически не содержит ионы меди,
свинца, цинка и мышьяка.
Для определения возможности и
направлений использования золы
необходимо знать ее физические и
химические свойства. Химический
состав золы влияет на ее способность
25
Глава 1. Утилизация твердых отходов теплоэнергетики
к выщелачиванию, а также опреде-
ляет ее поведение при старении. Фи-
зические свойства золы (такие, как
дисперсность, гидравлическая прово-
димость, плотность, уплотняемость,
прочность, не'сущая способность и
др.) влияют на прочностные харак-
теристики и эксплуатационные свой-
ства получаемых строительных мате-
риалов на ее основе.
Таблица 1.3
Изменение содержания ионов тяжелых металлов в растворе
в зависимости от количества введенной золы
Количество золы, г/л pH Содержание ионов, мг/л
меди свинца цинка мышьяка
0 6,5 0,25 6,6 0,47 0,18
0,5 7,0 0,20 0,6 0,35 0,10
1,0 10,4 0,10 0,6 0,28 0,06
2,0 10,8 0,05 0,2 0,25 0,06
3,0 10,9 <0,01 0,01 — —
Наиболее важными являются ис-
пытания, при которых определяется
способность к выщелачиванию раз-
личных составляющих золы. Они по-
зволяют определить поведение золы
и ее производных при эксплуатации.
Главной областью применения
топливных шлаков, так же как и ме-
таллургических, является производ-
ство строительных материалов. Их
используют самостоятельно как теп-
лоизолирующую засыпку и как ком-
понент для производства цемента,
газобетона, керамзитобетона, зольно-
го гравия, глиняного и силикатного
кирпича. При использовании шлако-
зольных вяжущих получают бетоны с
прочностью на сжатие до 40 МПа.
Жидкие топливные шлаки можно
использовать в производстве отделоч-
ной керамической плитки: при содер-
жании в смеси до 30 % шлаков плит-
ка имеет отличные физико-механичес-
кие свойства и хороший внешний вид.
Зола-унос сухого улавливания мо-
жет использоваться при строительстве
автомобильных дорог для укрепления
грунтов, в качестве самостоятельного
медленно твердеющего связущего, а
26‘
также в сочетании с цементом и из-
вестью. Возможно также использова-
ние такой золы и при выполнении
гидротехнических работ: для производ-
ства сборного железобетона, изготов-
ления бетонных растворов при строи-
тельстве плотин, дамб и других гид-
ротехнических сооружений.
В связи с тем, что шлаки содер-
жат соединения фосфора, кальция,
магния, различные микроэлементы,
их используют для производства ми-
неральных удобрений в форме муки.
Как пример, на рис. 1.3 приведена
схема производства фосфат-шлакового
удобрения из остеклованного куско-
вого шлака размером 150—200 мм.
Первичное дробление производит-
ся в шаровой мельнице с периферий-
ной разгрузкой. Фракция размером
25 мм сепарируется и тарельчатым пи-
тателем подается в мельницу тонкого
помола, работающую в замкнутом
цикле с воздушным сепаратором. Мел-
кие частицы (до 2 мм) попадают в
циклон, из которого ковшовым эле-
ватором подаются в силосный склад,
а оттуда — в бункер упаковочных ма-
шин. Вся линия подключена к обес-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
пыливающим фильтрам и работает
под небольшим вакуумом.
Представляет интерес использо-
вание в качестве удобрений гранули-
рованных шлаков, так как такое удоб-
рение будет разлагаться в почве в те-
чение 10—15 лет, передавая все это
время растениям необходимые пита-
тельные вещества. Такие гранулы не
пылят, не слеживаются и не смерза-
ются, а потому их можно вносить в
почву и летом, и зимой. Стоимость
гранулированного шлака ниже сто-
имости муки.
Однако объемы утилизации золы и
топливных шлаков в России пока не-
значительны. В отличие от передовых
стран, где объемы использования топ-
ливных минеральных отходов достига-
ют 62 % во Франции и 76 % в Герма-
нии, в России в 1998 г. было утилизи-
ровано менее 5 % образовавшихся зо-
лошлаковых отходов ТЭС: из 40 млн. т
утилизировано только 1,9 млн. т.
Рис. 1.3. Технологическая схема производства фосфат-шлакового удобрения:
1 — грейферный кран; 2 — приемная решетка; 3 — приемный бункер, 4 — каретковый питатель;
5 — шаровая мельница грубого помола; 6 — элеватор; 7 — магнитный сепаратор; 8 — ленточный
конвейер; 9 — бункер металла; 10 — загрузочный бункер; 11 — тарельчатый питатель;
12 — шаровая мельница топкого помола; 13 — магнитный сепаратор; 14 — воздушный сепара-
гор; 15 — циклон; 16 — шнек; 17 — силос; 18 — просеивающий шнек; 19 — промежуточ-
ный бункер; 20 — упаковочная машина
27
Глава I. Утилизация твердых отходов теплоэнергетики
1.2. Утилизация отходов
процессов газификации топлив
Большие массы твердых отходов
образуются в коксохимической, слан-
це- и торфоперерабатывающей про-
мышленности, а также в ряде произ-
водств химической промышленности,
связанных с газификацией топлива.
Так, при термической переработке
сланцев в камерных печах образуется
около 1,7 млн. т/год коксозольного
остатка. Из них около 15 % использу-
ют в качестве добавки при производ-
стве цемента, а остальную массу вы-
возят в отвалы. Там же складируется
и зола газогенераторов и установок с
твердым теплоносителем.
Помимо минеральных и угольно-
минеральных отходов в этих отрас-
лях промышленности образуются
значительные количества вязких от-
ходов, содержащих органические
массы: фусы (осмоленная твердая
фаза процессов термической перера-
ботки топлив), гудроны и др. Только
на сланцеперерабатывающих пред-
приятиях бывшего СССР образуется
около 40 тыс. т/год смоляных фусов,
в перспективе их выход достигнет
150 тыс. т/год. Основную массу фу-
сов не используют и направляют в
отвалы.
Фусы образуются в результате об-
волакивания смолой, содержащейся
в парогазовой смеси, летучей твер-
дой фазы (угольной, сланцевой, тор-
фяной пыли) при .термической пе-
реработке твердого топлива в каме-
рах коксования или газогенераторах.
При коксовании угля, например,
фусы осаждаются во время отстаива-
ния конденсата газовой фазы (вслед-
ствие отличия их плотности от плот-
ности надсмольной воды и смолы),
их периодически выводят из декан-
28
тера. При пониженных температурах
фусы застывают в хрупкий материал.
Вследствие частичного растворения
угольной пыли или компонентов
пылевидных сланцев (торфа) в смо-
ле и физического состояния получа-
емых материалов разделение фусов на
составляющие представляет сложную
для практической реализации задачу.
Основными направлениями ути-
лизации фусов являются их частич-
ный возврат в газогенераторы с це-
лью дополнительной переработки
вместе с исходным топливом, добав-
ление с той же целью в шихту для
коксования, сжигание вместе с твер-
дым топливом в топках котлов ТЭЦ,
извлечение из фусов смолы.
Для обеспечения возможности ис-
пользования фусов в качестве топли-
ва или компонента шихты для коксо-
вания и газификации можно прово-
дить их окомкование в смеси с основ-
ными компонентами и другими вида-
ми промышленных отходов. Так, для
использования в шихте для коксова-
ния угля отходы коксохимических
производств можно подготавливать по
схеме, приведенной на рис. 1.4.
В системах очистки генераторных
газов газогенераторных станций, ра-
ботающих на буром угле и торфе,
образуются значительные количества
сильно загрязненных и обводненных
смол. Такие отходы можно со значи-
тельным экономическим эффектом
возвращать на повторную газифика-
цию в газогенераторы, например,
согласно простой схеме, приведенной
на рис. 1.5. При этом легкая наиболее
ценная часть смолы возгоняется, что
улучшает качество смолы, улавлива-
емой в конденсационной аппаратуре
газоочистки. Кроме того, в результа-
те перегонки (крекирования) обвод-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ненной смолы увеличивается содер-
жание СО2, СяНи, СН4 и Н2 в газе
при одновременном снижении содер-
жания N2 и СО. При подаче смолы в
газогенератор происходит увеличение
сопротивления слоя на 15—20 %. По-
ложительный эффект от подачи смо-
лы достигается при условии введения
ее струей в верхнюю часть реакцион-
ной зоны газогенератора.
При взаимодействии смолистых
продуктов коксового газа с серной
кислотой в процессе получения
сульфата аммония в качестве отхо-
да образуется кислый гудрон. Его
выход зависит от степени очистки
газа и содержания смолы в над-
смольных водах, подающихся в ам-
миачные колонны. Кислые смолис-
тые отходы в виде густых темных
масс получаются также при очист-
ке сырого бензола или его фракций
от сернистых и непредельных угле-
водородов концентрированной сер-
ной кислотой в бензольно-ректифи-
кационных отделениях коксохими-
ческих и сланцеперерабатывающих
производств. При растворении в бен-
золе отдельных продуктов сульфи-
рования последние выделяются в
процессе дальнейшей ректификации
в виде кубовых остатков.
Известковые
шламы
Кислая смолка
бензольно-
нафталинового
цеха
Угольная
шихта
Фусы
Гранулятор
Кислая смолка
машиносульфатного
цеха
Турбулентный
смеситель
смолка
бензольного цеха
Гранулы
в шихту
для коксирования
Рис. 1.4. Схема подготовки отходов коксохимических производств при использова-
нии их в шихте для коксования
Рис. 1.5. Схема возврата смолы в газоге-
нератор:
1 — трубка; 2— шланг; 3 — газогенератор;
4 — плунжерный насос; 5 — отстойник
29
Глава 1. Утилизация твердых отходов теплоэнергетики
Рис. 1.6. Схема установки для сжигания сажевых пульп:
1 — дымовая труба; 2 — печь; 3 — взрывная мембрана; 4 — боров; 5 — воздухоподогреватель
Использование гудронов возмож-
но по нескольким направлениям в
качестве добавок (после нейтрализа-
ции) к шихте для коксования (гази-
фикации), для производства вяжу-
щих материалов (битумов) разных
марок, получения SO2 с последую-
щей переработкой его в серную кис-
лоту или другие продукты. Кубовые
остатки ректификации сырого бен-
зола могут быть использованы в ка-
честве компонента дорожных гудро-
нов, для получения сажи и стироль-
но-инденовых смол.
В процессах газификации жидких
топлив с целью получения синтез-
газов для производства спиртов и
аммиака при очистке газов от сажи
образуются сажевые пульпы, пред-
ставляющие собой (при концентра-
ции сажи более 10 %) кашицеобраз-
ные массы, поступающие в отвалы.
30
Для предотвращения пыления отва-
лов сажу захороняют под слоем воды,
а после заполнения отвалов засыпа-
ют слоем грунта.
Использование таких сажевых от-
ходов возможно по ряду направле-
ний, в частности, в качестве компо-
нента котельных топлив и для повтор-
ной переработки в процессах газифи-
кации.
При утилизации по последнему
направлению выделенную из пульпы
сажу направляют в газогенераторы,
где ее в качестве дополнительного
сырья используют для получения газа.
Для этого сажевый шлам (пульпу)
смешивают с жидким топливом, под-
вергают декантации для отделения
воды и подают в расходную сырье-
вую емкость, откуда вместе с основ-
ным потоком сырья направляют нг
газификацию в газогенератор.
Часть VIII. Технологические решения но утилизации твердых отходов
Основным недостатком такой
организации процесса газификации
сажевых отходов является загрязне-
ние и забивка сажей фильтров и вы-
ходных отверстий форсунок газогене-
раторов. Поэтому более целесообраз-
ным является смешение сажевой
пульпы с мазутом (25 %) и газифи-
кация водно-саже-мазутной суспен-
зии в отдельном газогенераторе с воз-
душным дутьем. При этом основная
масса сырья не загрязняется сажей,
а образующийся при газификации газ
после очистки может быть смешан с
общим газовым потоком.
Сажа, выделенная из пульпы (на-
пример, путем флотации с исполь-
зованием соснового масла в качестве
флотирующего агента), может быть
использована для изготовления ко-
тельного топлива. Сажевый концент-
рат может быть получен также путем
смешения сажевой пульпы с кероси-
ном (140 л на 1 м3 5 %-го шлама)
или другим подобным продуктом и
последующей декантацией массы для
отделения воды. Из полученного са-
жевого концентрата путем брикети-
рования или гранулирования изготов-
ляют брикеты и гранулы, содержа-
щие 25 % сажи, 70 % керосина и 5 %
влаги, которые используют как ко-
тельное топливо.
При отсутствии возможности ис-
пользования и складирования саже-
вых отходов их сжигают. На рис. 1.6
приведена принципиальная схема ус-
тановки для сжигания сажевых пульп,
образующихся в процессах получения
синтез-газов из жидких топлив.
Содержащая 5—7 % сажи водно-
сажевая суспензия через форсунку по-
ступает в камеру сгорания печи, фу-
терованной изнутри огнеупором. В печи
при температуре около 900 °C проис-
ходит испарение влаги и сжигание са-
жевых частиц. Тепла сгорания сажи не
хватает для испарения всей влаги вод-
но-сажевой суспензии, поэтому в печь
дополнительно подают жидкое или га-
зообразное топливо. Необходимый для
сжигания сажи и топлива (а также
органических примесей, содержащих-
ся в сажевой пульпе) воздух подогре-
вают до 500—600 °C теплом отходящих
дымовых газов. При работе такой ус-
тановки на 100 кг сжигаемой сухой
смеси расходуется в среднем пример-
но 165 кг мазута, 3150 м3 воздуха, 2 м3
воды и 100 кВт-ч электроэнергии.
31
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
ГЛАВА 2
УТИЛИЗАЦИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ
ЧЕРНОЙ И ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
2.1. Отходы черной металлургии
В последние годы перед перестрой-
кой работа предприятий черной ме-
таллургии СССР ежегодно сопровож-
далась образованием более 70 млн. т
металлургических шлаков, значитель-
ная часть которых не использовалась
и поступала в отвалы. По различным
районам страны эти шлаки утилизи-
ровались неравномерно. Практически
полностью использовались шлаки те-
кущего выхода на- заводах юга евро-
пейской части СССР, где были нача-
ты работы и по утилизации шлаков
из отвалов, тогда как, например, на
заводах Челябинской области, где еже-
годно образовывалось около 15 млн. т
металлургических шлаков, а в отвалах
находилось более 200 млн. т, их ис-
пользовалось менее 6 млн. т/год. Имев-
шиеся ресурсы отвальных шлаков на
металлургических предприятиях стра-
ны оценивали в 580 млн. т.
Кроме того, различные виды ме-
таллургического производства (агло-
мерационное, доменное, сталепла-
вильное, горячего проката, а также
травления металлов) давали большие
массы разнообразных по составу шла-
мов и пылей, также использовавшихся
лишь частично. Только общее накопле-
ние шламов с содержанием железа око-
ло 50 % составляло на заводах черной
32
металлургии примерно 20 млн. т /год.
Утилизация и возвращение в произ-
водство этих отходов позволило бы за-
менить около 10 % добываемой товар-
ной железной руды. В целом по метал-
лургическому производству из каждых
4,7 т твердых материалов, необходи-
мых для производства 1 т стали, отхо-
ды составляют примерно 0,4 т.
Металлургические шлаки пред-
ставляют собой силикатные системы
с различным содержанием железа
Химический состав и физические
свойства шлаков весьма разнообраз-
ны. Так, доменные шлаки по хими-
ческому составу подразделяют на ос-
новные (в которых преобладают СаС
и MgO), кислые (с повышенным со-
держанием SiO2 и А12О3) и нейтраль-
ные с равным содержанием таки?
оксидов. Отношение содержания СаС
и MgO к содержанию SiO2 и А12О
называют степенью или модулем ос
новности шлака, а обратное отноше
ние SiO2 + А12О3 к СаО + MgO — сте
пенью или модулем кислотности
В табл. 2.1 указан химический соста!
шлаков ряда заводов бывшего СССР
В табл. 2.2, по данным ВНИИР
приведены сведения об удельных зна
чениях отходов в различных произ
водствах черной металлургии, метал
лообработке и машиностроении.
Часть VHL Технологические решения по утилизации твердых отходов
Химический состав (в %) металлургических шлаков
Таблица 2.1
Вид шлака SiO2 А12О3 СаО MgO Fc2O3 FcO MnO SO^
Доменные шлаки заводов Юга 33—38 4—9 45—50 • 2—4 0,5—1,5 1—3 2—3 2—4
То же заводов центра 37—40 7—9 44—48 1—3 0,1—0 3 0,3—0,5 0,5—1,5 2 4
То же заводов Урала и Сибири 35—37 12—16 30—38 4—7 0,1—0,3 0,1—0,4 0,5—2,0 0,5—1,5
Мартеновские шлаки 22—25 2—6 38—40 9—14 2—4 5—12 6—9 0,2—0,6
Ваграночные шлаки 38—46 9—13 20—32 0,5 0.5 5—13 5—8 0,2—0,4
Шлаки цветной ме- таллургии (никелевые, медеплавильные и др.) 35—40 6—10 16—18 2—7 1—2 20—35 0,1—0,4 0,5—2,0
Удельные значения отходов, образующихся
в производствах черной металлургии
Таблица 2.2
№ п/п Технологический процесс или вид производства Наименования отходов и попутных продуктов Значение удельных показателей
1 2 3 4
1 Обогащение железных руд Хвосты сухой магнитной сепарации Хвосты мокрой магнитной сепарации Хвосты отсадки 5—12 % от переработанной руды 35—80 % от переработанной руды до 30 % от исходной руды
2 Обогащение марганцевых руд Хвосты мокрой магнитной сепарации Отходы флотации и дешламации до 6 % от переработанной руды до 45 % от переработанной рулы
3 Производство агломерата Шлам агломерационных фабрик 30,5—31,2 кг/т агломерата
4 Производство чугуна Шлаки доменные Пыль колошниковая Шлам газоочисток доменных печей Шлам подбупкерных помещений 471—478 кг/т чугуна 33—36 кг/т чугуна 25,4—28,3 кг/т чугуна 11,5—13,9 кг/т чугуна
5 Производство стали Шлаки сталеплавильные Шлам газоочисток мартеновских печей Шлам газоочисток конверторов Шлам газоочисток электросталеплавильных печей 168—170 кг/т стали 6,7—13,9 кг/т стали 13,6—16,2 кг/т стали 5—25 кг/т стали
6 Производство ферросплавов: рафинированного феррохрома передельного феррохрома углеродистого ферромарганца ферросилиция Шлаки ферросплавные Шлаки ферросплавные Шлаки ферросплавные Шлаки ферросплавные 2500—3200 кг/т продукции 800—900 кг/т продукции 1000—1200 кг/т продукции 30—50 кг/т продукции
33
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Продолжение табл. 2.2
1 2 3 4
7 Черная металлургия, произвол- ство и выпуск готовой продукции: чугун сталь чугунное литье, включая трубы стального литья прокат поковки и штамповки стальные трубы метизы продукция прочих видов Металлоотходы (остатки чугуна и стали,сплсски, обрезь, нсмерные концы, нсдокат, стружка, металл, извлекаемый из шлаков и формовочных земель, литейного мусора, брак и т.п.) 4 кг/т чугуна 34 кг/т стали 330 кг/т продукции 551 кг/т продукции 206—229 кг/т продукции 178 кг/т продукции 80 кг/т труб 65 кг/т продукции 40 кг/т продукции
8 Обогащение угля Порода углеобогащения Отходы флотации 200—410 кг/т рядового угля 120—130 кг/т рядового угля
9 Коксование угля Фус каменноугольный Кислая смолка сульфатного отделения 5—13 кг/т сухой шихты 4—5 кг/т сухой шихты
10 Ректификация сырого бензола (производство попутного про- дукта коксования) Кислая смолка (при очистке сы- рого бензола) Кислота серная регенерирован- ная Кубовые остатки (при оконча- тельной ректификации) 32,6 кг/т сырого бензола 48—58 кг/т сырого бензола 40—58 кг/т очищенно- го бензола
11 Очистка коксового газа Отработанный раствор мышьяко- во-содовых сероочисток коксово- го газа Отработанный раствор вакуум- карбонатных сероочисток коксо- вого газа 1,9—9,3 куб. м/т серы 0,35—0,51 куб. дм/тыс. куб. м
12 Агломерационное производство Шлам железосодержащий 0,38—7,65 т/т массы аглошихты (в зависи- мости от влажности, толщины слоя шихты и наличия мелких фракций)
Металлообработка
1 Производство литьевых изделий из чугуна на предприятиях машино- строения и металлообработки Шлак ваграночный Земля формовочная горелая Лом огнеупорных изделий 120—185 кг/т металла До 220 кг/т продукции До 190 кг/т продукции
2 Производство литьевых изделий из стали на предприятиях маши- ностроения и металлообработки Шлак сталеплавильный Земля формовочная горелая Лом огнеупорных изделий До 105 кг/т металла До 760 кг/т продукции До 190 кг/т продукции
3 Обработка чугунного литья Металлоотходы в виде кусков, чугунной крошки, стружки и т.п. В среднем 35 % от массы заготовок
4 Обработка проката черных металлов Металлоотходы в виде кусков, крошки, стружки и т.п. В среднем 15 % от массы заготовок
34
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 2.2
1 2 3 4
5 Обработка отливок цветных металлов Иеталлоотходы в виде металличе- ской стружки, кусков металла и т.п До 60 % от массы заготовок
6 Обработка металла (изготовле- ние деталей) на расточных стан- ках Металлическая стружка, куски металла и т.п. В среднем 12—24 кг за смену или 1,5—3 кг/час в зависимости от массы деталей и сложности обработки
7 Обработка металла (изготовле- ние деталей) на токарных и то- карно-револьверных станках Металлическая стружка, куски металла и т.п. В среднем 20 кг за сме- ну или 2,5 кг/час в за- висимости от массы деталей и сложности обработки
8 Обработка металла (изготовле- ние деталей) на продольно- строгальных станках Металлическая стружка, куски металла и т п. В среднем 48 кг за сме- ну или 6 кг/час в зави- симости от массы дета- лей и сложности обра- ботки
9 Обработка металла (изготовле- ние деталей) на фрезерных стан- ках Металлическая стружка, куски металла и т.п. В среднем 48—72 кг за смену или 6—9 кг/час в зависимости от массы детален и сложности обработки
10 Обработка металла (изготовле- ние деталей) на карусельных станках Стружка металлическая, куски металла и т.п • До 90 кг за смену или 11,3 кг/час в зависимо- сти от массы деталей и сложности обработки
11 Зачистка и шлифовка металличе- ских изделий Отходы абразивного порошка, пыли Отходы металла (шлам шлифовочный) В среднем 1,5 кг на 1 тыс. деталей в зави- симости от норм выра- ботки В среднем 0,1 кг/т про- дукции в зависимости от норм выработки
Среднеотраслевые удельные показатели образования металлоотходов в машиностроении
1 Производство технологического оборудования для металлургиче- ской, горно-химической про- мышленности, продукции энер- гетического машиностроения, котлостроения, кузнечно- прессового и литейного оборудо- вания и подъемно-транспортных механизмов Отходы металла 214 кг/т используемого металла
2 Железнодорожное машиностроение Отходы металла 185 кг/т используемого металла
3 Химическое, полимерное и нефтяное машиностроение Отходы металла 226 кг/т используемого металла
35
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Продолжение табл. 2.2
1 2 3 4
4 Станкостроение и производство технологического оборудования Отходы металла 205 кг/т используемого металла
5 Инструментальное производство Отходы металла 419 кг/т используемого металла
6 Приборостроение Отходы металла 463 кг/т используемого металла
7 Автомобилестроение Отходы металла 263 кг/т используемого металла
8 Производство тракторов, сельско- хозяйственных и дорожно- строительных машин Отходы металла 218 кг/т используемого металла
9 Судостроение Отходы металла 235 кг/т используемого металла
10 Производство изделий общема- шиностроительного назначения Отходы металла 290 кг/т используемого металла
Металлургические шлаки пред- предприятиях СССР характеризова- ставляют собой ценное сырье для лись следующими показателями: производства ряда строительных ма- Годы териалов и изделий, являющихся бо- i960 1965 1970 1975 1985 1990 лее дешевыми и прочными, чем по- (план) лученные из природного сырья. В на- Выход шлака, млн. т стоящее время практически на всех 35,2 39,6 41,7 46,4 — 55 металлургических предприятиях орга- Переработано шлака, млн. т низованы цехи или отделения по пе- 20,4 23,8 27,3 34,4 47,5 55 реработке шлаков. Выход и степень Переработано шлака, % использования доменных шлаков на 58,0 60,1 66,0 74,2 — 100
Рис. 2.1. Основные направления использования шлаков черной металлургии
36
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
В промышленности накоплен
большой опыт использования шла-
ков. Направления утилизации шла-
ков черной металлургии представле-
ны на рис. 2.1.
Производство цемента. Цемент-
ная промышленность использует
шлак как активную минеральную до-
бавку при производстве шлакопорт-
ландцемента — вяжущего вещества,
твердеющего в воде и на воздухе. Шла-
копортландцемент получают путем
измельчения клинкера (обожженной
до спекания смеси известняка и гли-
ны), доменного гранулированного
шлака и гипса (CaSO4 2Н2О).
Активные вещества, содержащи-
еся в шлаке, улучшают технические
свойства цемента, повышают его ка-
чество и прочность изготовленных из
него строительных конструкций. Это
позволяет сократить расход шлако-
портландцемента на 5 % по сравне-
нию с портландцементом при про-
изводстве бетона класса В-25, из ко-
торого делается до 80 % всех сборных
железобетонных конструкций.
Использование доменных шлаков
при производстве шлакопортландце-
мента позволяет заменить глину, сни-
зить в 1,2—1,6 раза расход известня-
ка, увеличить объем производства це-
мента в 1,5—2 раза, снизить расход
энергии на 40 %, улучшить экологи-
ческие характеристики в регионе.
Объемы использования доменных
шлаков цементной промышленнос-
тью настолько велики, что их не хва-
тает и проводятся работы по вовле-
чению в производство других метал-
лургических шлаков (конвертерных,
ферросплавных, мартеновских и др.).
При изготовлении цемента ис-
пользуют шлаки в гранулированном
виде. В настоящее время грануляци-
онные установки имеются на всех
металлургических заводах.
Производство гранулированных
шлаков. Грануляция шлаков — про-
цесс производства стеклообразных
гранул из жидкого шлака путем рез-
кого его охлаждения водой, паром,
воздухом или другим газом. Размер
получаемых гранул 1—5 мм.
Для последующего использования
важны такие свойства гранулирован-
ных шлаков, как гидравлическая ак-
тивность, способность к измельче-
нию, влажность, гранулометричес-
кий состав.
Грануляция шлака производится
либо у плавильного агрегата, либо на
отдельно стоящих установках с транс-
портировкой к ним шлакового распла-
ва в ковшах. Основная масса шлако-
вых расплавов пока перерабатывается
во внепечных гидрожелобах, бассей-
новых и барабанных установках. Дроб-
ление шлака в этих установках произ-
водится водяной или водовоздушной
струей. Установки потребляют большое
количество воды, которая после ис-
пользования нуждается в очистке.
В технологическом процессе в ре-
зультате контакта воды с расплавлен-
ным шлаком образуется большое ко-
личество паро-газовой смеси, оказы-
вающей неблагоприятное влияние на
окружающую среду.
При бассейновом способе грану-
лирования шлака на качество гранул
влияют режим охлаждения расплава,
объем и температура воды в бассей-
не и даже погодные условия.
Более прогрессивна припечная
бесковшовая технология гранулиро-
вания шлака (рис. 2.2). При этом спо-
собе жидкий шлак из доменной печи
по желобу 7 стекает в гранулятор 6,
состоящий из короткого лотка и гид-
37
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
ронасадки, где струями воды дробит-
ся на частицы. Гранулы поступают в
бункер-отстойник 12, откуда насоса-
ми (эрлифтом 14) перекачиваются в
обезвоживатели. Обезвоживание осу-
ществляется в специальных бункерах,
оборудованных фильтрующими ре-
шетками 5, или в карусельных филь-
трах 16, снабженных коробками с пер-
форированными откидными крышка-
ми. При вращении обезвоживателя
каждая коробка проходит стадии за-
полнения пульпой, фильтрации воды
через отверстия в днище и разгрузки
обезвоженного шлака в бункер 17.
Установка герметична, паро-газовая
смесь улавливается, очищается в
скруббере 2 и удаляется в вытяжную
трубу 1, а вода возвращается для по-
вторного использования.
Технологические параметры про-
цесса припечной грануляции шлака
приведены ниже:
Температура шлака, °C....1480—1620
Расход, т/мин:
шлака......................8—13
воды......................30—60
Давление воды, МПа.........0,3—0,4
Влажность гранул, %..........12—17
Насыпная масса гранул, т/м3.0,9—1,2
Рис. 2.2. Схема припечной гранулирующей установки шлака:
/ — вытяжная труба, 2 — скруббер; 3 — защитный экран; 4 — скиммсрная доска, 5 — решетка
6 — гранулятор; 7 — шлаковый желоб, 8 — водовод подпиточной воды; 9 — мостовой кран
10 — насос; 11 — камера оборотной воды; 12 — бункер-отстойник; 13 — окно; 14 — эрлифт
15 — насос подачи воды на взмучивание; 16 — карусельный фильтр; 17 — промежуточны!
бункер; 18 — питатель; 19 — конвейер
38
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Описанные способы грануляции
шлака создают ряд экологических
проблем в связи с содержанием в га-
зовых выбросах токсичных газов и
пыли, а в оборотной воде — извес-
ти, тиосульфатов и аммиака. Сброс
такой воды в водоемы недопустим.
Поэтому все установки гранулирова-
ния шлаков должны иметь в своем
составе системы очистки воды и га-
зов, что, естественно, удорожает сто-
имость готовой продукции.
В этом смысле более экологичес-
ки чистой является контактная тех-
нология грануляции шлака (рис. 2.3).
Сливаемый из доставляемого к ус-
тановке по рельсам опрокидываемо-
го ковша шлаковый расплав посту-
пает на приемный лоток 1 и попада-
ет через промежуточную ванну 2 с
ловушками для чугуна на сливной же-
лоб 5, откуда падает на гранулятор 4,
вращающийся со скоростью 250—
300 об/мин полый барабан, снабжен-
ный лопастями. Гранулирование рас-
плава осуществляется за счет посту-
пающей в сливной желоб воды, час-
тично охлаждающей и вспучивающей
шлак. Окончательное затвердение гра-
нул шлака происходит в воздухе при
их отбрасывании лопастями барабана
на складскую площадку. Регулируя по-
дачу воды, можно получать гранулят
с невысокой (3—5 %) влажностью.
Одним из наиболее важных и цен-
ных строительных материалов, полу-
чаемых из доменных шлаков, является
шлаковая пемза. Этот продукт обычно
используется в качестве легкого запол-
нителя бетонов. Себестоимость его в
2—3 раза ниже, чем керамзита. Для про-
изводства шлаковой пемзы в промыш-
ленности используется большое число
различных установок, работа которых
основана на ряде способов обработки
шлаков: траншейно-брызгалыюм, цен-
тробежном, каскадном, водовоздуш-
ном, бассейновом, пшроэкранном. По-
лучаемая на них шлаковая пемза ха-
рактеризуется разнообразными пори-
стостью и объемной массой.
Более сложным в техническом от-
ношении способом переработки метал-
лургических шлаков является изготов-
ление на их основе шлаковой ваты. По
сравнению с ее производством из гор-
ных пород при этом обеспечивается
значительное снижение трудоемкости
и себестоимости получения минераль-
ной ваты с одновременным повыше-
нием производительное™ труда. На
рис. 2.4 представлена одна из схем
производства минераловатных изде-
лий из жидких шлаковых расплавов.
Рис. 2.3. Принципиальная схема процесса полусухой грануляции шлаковых расплавов
на барабанах:
] — приемный лоток, 2 — промежуточная ванна; 5 — сливной желоб, 4 — барабан-гранулятор;
5 — скреперный ковш, 6 — бункер; 7 — транспортер; 8 — скреперная лебедка
39
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной метачлургии
Рис. 2.4. Принципиальная схема производства шлаковатных изделий из шлаковых
расплавов:
/ — шлаковозный ковш; 2 — сливной желоб; 3 — ванная печь; 4 ~ печь-питатель; 5 — летка;
6 — центрифуга; 7 — камера волокнообразования; 8 — камера полимеризации
Шлаковый расплав подается к
установке в шлаковозных ковшах 1
и через сливной желоб 2 при опро-
кидывании ковша заливается в ван-
ную печь 5. Для увеличения модуля
кислотности расплава в печь добав-
ляют бой стекла. Разогретый в печи
до 1350—1400 °C расплав из печи-пи-
тателя 4 через летку 5 подается на
ротор центрифуги 6 и под действи-
ем центробежных сил превращается
в волокна. Для превращения жидко-
го шлака в волокна применяют так-
же дутьевой (обработка потоком
пара, воздуха или дымовых газов) и
комбинированный (центробежный и
дутьевой) способы. Внутрь центри-
фуги подают связующий материал
(например, водные растворы фенол-
формальдегидных смол). Образующи-
еся волокна, пропитанные связую-
щим, осаждаются на движущейся сет-
ке в камере волокнообразования 7 и
в виде минераловатного ковра пере-
даются в камеру полимеризации 8,
где при повышенной температуре
связующее переходит в твердое не-
плавкое состояние, обеспечивая до-
статочно прочную связь отдельных
волокон между собой. После охлаж-
40
дсния минераловатный блок разре-
зается на мерные длины и в виде
готовой продукции упаковывается в
водонепроницаемую бумагу.
Металлургические шлаки являют-
ся хорошим сырьем для получения
высокоэффективных строительных
материалов — шлакоситалловых из-
делий. Для варки шлакоситаллов шла-
ки должны быть измельчены до раз-
меров частиц меньше 1 мм и вместе
с другими компонентами (песок, до-
бавки) подвергнуты разогреву до тем-
ператур около 1500 °C. В этой связи
наиболее целесообразным является
использование шлаковых расплавов,
хотя в этом случае осложнен процесс
их смешивания с добавками. Для вар-
ки шлакоситаллов отношение холод-
ных сыпучих добавок и шлака по мас-
се составляет примерно 40 : 60, а
объем добавок больше объема шлака.
Ввиду того, что при охлаждении до
1300—1350 °C шлак кристаллизуется,
смесь ингредиентов необходимо под-
держивать при 1450—1500 °C при ин-
тенсивном перемешивании. Для пред-
варительной варки шлакоситаллов
целесообразно использовать конвер-
тор (рис. 2.5).
Часть VIII. Технологические решения но утилизации твердых отходов
Рис. 2.5. Принципиальная схема устрой-
ства конвертора для предварительной
варки шлакоситаллов:
1 — наружная стенка; 2 — охлаждаемая пере-
городка; 3 — отделение для варки стекла; 4 —
загрузчик шихты; 5 — бункер, 6 — боров, 7 —
летка для подачи шлака; 8 — сливное приспо-
собление; 9 — отделение для выдачи стекло-
массы; 10 — горелки для обогрева конвертора
Тщательно дозированная и пере-
мешанная шихта на основе песка и
добавок загрузчиком 4 непрерывно
подается из бункера 5 в конвертор,
куда через летку 7 поступает шлако-
вый расплав. Разогретая жидкая
стекломасса отводится из конвертора
через сливное приспособление 8 в
ванную печь. Дымовые газы через бо-
ров 6 поступают в вытяжную трубу и
далее в атмосферу. Пламя горелок 10
находится в расплаве, что обеспечи-
вает наиболее эффективное исполь-
зование тепла, интенсивное переме-
шивание расплава и возможность ре-
гулирования окислительно-восстано-
вительных процессов внутри стекло-
массы. Интенсивное перемешивание
последней способствует ускорению
процесса и получению однородного
расплава. Более 60 % объема выходя-
щей из конвертора стекломассы за-
полнено газовыми пузырьками раз-
мером 2—3 мм.
Варка шлакоситаллов проводит-
ся в регенеративных печах ванного
типа, где при высокой температуре
(> 1500 С) интенсивно происходят
процессы осветления расплава и его
дополнительного усреднения вслед-
ствие выделения газовых пузырьков.
При этом снижается расход топлива
и резко повышается производитель-
ность печи, так как отсутствуют за-
траты тепла на плавление сырьевых
материалов. Специфическими усло-
виями процесса являются необходи-
мость поддержания восстановитель-
ной среды в печи в начале процесса
варки и слабоокислительной — в
конце, что достигается изменением
соотношения воздуха и газа в горел-
ках печи.
Для производства шлакоситаллов
используют такие составы, в резуль-
тате кристаллизации расплавов кото-
рых образуется минерал или твердый
раствор нескольких минералов при
минимальном содержании стекловид-
ной фазы. Катализаторами кристал-
лизации являются сульфиды, присут-
ствующие в перерабатываемых шла-
ках или образующиеся при введении
в шихту специальных добавок.
Расплав из ванной печи подается
питателями в прокатные станы поточ-
ных механизированных линий, отку-
да лента ситалла направляется в кри-
сталлизаторы, где электрическим или
газовым обогревом поддерживается
температура, соответствующая задан-
ным режимам кристаллизации. После
41
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
этого полотно шлакоситалла охлажда-
ется, разрезается на куски требуемых
размеров, надламывается и в виде раз-
деленных фрагментов передастся на
обработку кромок и сортировку.
Производство пемзы из доменных
шлаков. При производстве легких бе-
тонов и конструкций, а также тепло-
изоляционных засыпок используют
термозит (шлаковую пемзу) — искус-
ственный пористый заполнитель,
получаемый вспучиванием расплавов
металлургических шлаков при их бы-
стром охлаждении ограниченным
количеством воды с последующей
кристаллизацией и отжимом образу-
ющейся пористой массы. Средняя
плотность термозитного песка не пре-
вышает 1200 кг/м3. Термозитный ще-
бень выпускается трех марок — с
плотностью 400; 600 и 800 кг/м3.
Использование термозита в каче-
стве заполнителя для изготовления
легких бетонов и теплоизоляционных
строительных материалов позволяет
снизить массу ограждающих конст-
рукций зданий по сравнению с кир-
пичными на 10—15 % и расход цемен-
та на 15—20 %.
Большинство свойств термозита
зависит от его структуры. При содер-
жании в нем 40—60 % (масс.) мик-
рокристаллических образований до-
стигаются максимальные прочност-
ные свойства материала. Чем больше
размер пор, тем ниже прочность тер-
мозита и больше расход цемента при
изготовлении бетонов с его приме-
нением.
Образование пор в расплавленном
шлаке является следствием выделе-
ния газов при взаимодействии с во-
дой сульфидов металлов, находящих-
ся в шлаке. Химическая реакция про-
текает в два этапа:
42
MeS + Н2О = Л/еО + H2S
и
2H,S + 30, = 2Н,0 + 2SO,,
где Me — Са, Mg, Мп, Fe.
Вода, помимо участия в реакции
газообразования, выполняет роль ох-
лаждающего агента и повышает вяз-
кость шлака и его способность удер-
живать газы. Поэтому для правильной
организации процесса необходим хо-
роший контакт воды со шлаком.
Существуют различные способы
получения пемзы, из которых наи-
более распространенным до недав-
него времени был бассейновый, при
котором шлак с температурой 1260—
1320 °C обрабатывается в ваннах-бас-
сейнах водой под давлением 0,ОВ-
ОД МПа.
Вспучивание поступающего в бас-
сейн шлака происходит в течение
2—3 мин за счет воздействия воды,
подаваемой в бассейн под давлением
через отверстия в его днище. Крис-
таллизация и формирование пемзы
продолжаются 6—8 мин.
Расход воды составляет 0,2—0,4 м3/т
шлака. После вспучивания получив-
шуюся массу охлаждают в течение 3—
5 ч до 100—150 °C на промежуточном
складе, затем дробят на валковых дро-
билках и сортируют на грохотах.
Более прогрессивным является
барабанный припечной способ полу-
чения пемзы (рис. 2.6).
Шлак из ковша 1 сливается по
наклонному желобу 2 в приемную
ванну 3, где предварительно вспучи-
вается под действием струй воды,
выходящей из гидронасадки под дав-
лением до 0,8 МПа. Затем вспучив-
шаяся пластичная масса по направ-
ляющему лотку 5 подается на лопаст-
ной барабан 6, на наружной поверх-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ности которого имеются перфориро-
ванные полые ребра. Вода, подавае-
мая внутрь барабана, за счет его вра-
щения отбрасывается на цилиндри-
ческую поверхность и через отверстия
в ребрах разбивает шлак на гранулы.
Получаемая гранулированная пемза
имеет размеры 8—16 мм и насыпную
плотность 650—850 кг/м3.
Несмотря на более высокий рас-
ход воды по сравнению с бассейно-
вым способом, эта технология более
экологична и эффективна, так как
этот способ отличается небольшим
выделением сернистых газов благо-
даря сравнительно короткому контак-
ту горячих шлаков с водой.
Производство щебня из доменного
шлака. До 20 % образующихся домен-
ных шлаков перерабатывается в ще-
бень, который используется для уст-
ройства оснований всех видов дорог.
Нулевую фракцию размером до 5 мм,
которую называют шлаковой мелочью,
обладающую вяжущими свойствами,
используют при изготовлении моно-
литных шлакобетонных оснований.
Требования, предъявляемые к
щебню, определяются областями его
применения. Одним из важных пока-
зателей является морозостойкость
щебня, за которую принимается ко-
личество циклов замерзания и отта-
ивания, выдерживаемых насыщен-
ным водой щебнем без изменения
прочности. Существующие марки
щебня имеют морозостойкость 15, 25,
50, 100, 150, 200 и 300, т.е. выдержи-
вают количество циклов заморажива-
ния-размораживания (Мзр), равное
номеру марки. Для производства бе-
тонов используют щебень с Мзр = 300.
Формирование необходимой структу-
ры щебня достигается регулировани-
ем скоростей слива и охлаждения рас-
плавленного шлака. Получению кри-
сталлической структуры способству-
ет медленное охлаждение шлака.
Рис. 2.6. Технологическая схема получения пемзы с применением лопастного барабана:
1 — ковш со шлаком; 2 — наклонный желоб; 3 — приемная ванна; 4 — экран; 5 — направля-
ющий лоток; 6 — лопастной барабан; 7 — грейферный кран
43
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Рис. 2.7. Технологическая схема производства щебня из доменного шлака:
1 — самоходный копер; 2 — шлаковозный ковш; 3 — грейферный кран; 4 — приемный бункер;
5 — пластинчатый питатель; 6 — щековая дробилка; 7 — роторная дробилка; 8 — ленточный
конвейер; 9 — электромагнитный шкив; 10 — грохот; 11 — промежуточный склад; 12 — склад
готовой продукции; 13 — погрузочный бункер; 14 — подвесной электромагнит
Наиболее распространенным яв-
ляется траншейный способ производ-
ства щебня, при котором шлак сли-
вается в траншеи около доменных
печей. Технологическая схема произ-
водства щебня из доменного шлака
показана на рис. 2.7.
Оптимальная толщина слоя шла-
ка при сливе его в траншею составля-
ет 100—200 мм. Обычно площадь тран-
шей составляет на отечественных ме-
таллургических заводах 3—10 тыс. м2.
В траншею сливают 25—40 партий
шлака с интервалом 20—30 мин. Пос-
ле этого шлак медленно, в течение
3—4 сут, охлаждается, а затем зас-
тывший слой разрабатывается экска-
ватором и вывозится на дробление.
Толщина слоя остывшего шлака со-
ставляет 4—5 м (высота реза экскава-
тора).
Для дробления шлака использу-
ют щековые, конусные, валковые,
роторные и другие дробилки. Наибо-
лее широко применяются щековые
дробилки производительностью 300—
400 кг/ч. Степень дробления опреде-
44
ляется отношением максимального
размера куска до и после дробления,
а эффективность дробления — мас-
сой дробленого шлака на единицу
мощности дробилки (кг/кВт).
После дробления измельченный
шлак сортируют на грохотах. Сорти-
рованный по фракциям щебень
транспортируется с помощью ленточ-
ных конвейеров на склад готовой про-
дукции.
Производство минераловатных из-
делий. Металлургические шлаки явля-
ются отличным сырьем для производ-
ства минеральной ваты. Вата состоит
из минеральных волокон диаметром
до 1 мкм и длиной 2—10 мм. Высокая
пористость минеральной ваты, ее хи-
мическая природа обеспечивают цен-
ные эксплуатационные свойства: тер-
мо-, водо-, морозостойкость. При
объемной массе 50—300 кг/м3 коэф-
фициент ее теплопроводности состав-
ляет 0,125—0,209 кДж/(м-ч-°С).
Основным сырьем для производ-
ства минеральной ваты служат кис-
лые доменные шлаки, богатые крем-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
неземом и глиноземом, а также ваг-
раночные и мартеновские шлаки.
Принцип производства ваты основан
на разбивании струи расплава на эле-
ментарные струйки и последующей
их вытяжке.
Наиболее рационально получать
минеральную вату из первичного рас-
плава шлака без его повторного пе-
реплава, который требует дополни-
тельного расхода энергии. Схема про-
изводства минеральной ваты из рас-
плава шлака показана на рис. 2.8.
Расплавленный шлак из ковша 1
по сливному желобу 2 стекает в ван-
ну-печь 5, где подогревается до 1400—
1450 °C, перетекает в печь-питатель 4
и через летку 5 подается в центри-
фугу 6 для распыления и перемеши-
вания со связующим, поступающим
из емкости 12. Далее в камере /про-
исходит образование сырого мине-
раловатного ковра, который подает-
ся в камеру полимеризации 8 и да-
лее на охлаждение в камеру 9. Высу-
шенное и охлажденное полотно на-
резается на необходимые габариты
с помощью ножей 10. Полученные
минераловатные плиты укладывают-
ся на поддоны 11.
В зависимости от свойств шлака в
печь 3 могут добавляться подкисля-
ющие добавки для достижения необ-
ходимого соотношения кремнезема и
глинозема с оксидами кальция и маг-
ния, которое должно составлять 1,2—
1,5 (степень кислотности). В качестве
добавок используют бой стекла, ба-
зальт, горелую землю и др.
Образование волокон происходит
за счет воздействия центробежных
сил на струю расплава шлака. Наи-
большая скорость распыления струи
достигается при одновременном дей-
ствии центробежных сил и потока
перегретого до 400 °C пара при его
расходе 1,2—1,4 т/т ваты.
В камере волокноосаждения, пред-
ставляющей собой закрытый метал-
лический короб, волокна осаждают-
ся на сетчатый транспортер и уплот-
няются с помощью прижимного ба-
рабана для придания полотну равно-
мерной толщины и плотности.
Рис. 2.8. Схема производства минеральной ваты:
1 — шлаковоз; 2 — сливной желоб; 3 — ванна-печь; 4 — печь-питатель; 5 — летка; 6 — цент-
рифуга; 7 — камера волокноосаждения; 8 — камера полимеризации; 9 — камера охлаждения;
10 — ножи поперечной и продольной резки; 11 — поддоны для упаковки; 12 — емкость для
полимерного связующего; 13 — эксгаустер подачи теплоносителя; 14 — вентилятор
45
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
В качестве связующего использу-
ется термореактивная фенолформаль-
дегидная смола, которая полимери-
зуется при 160—200 °C.
Эта смола является токсичным
продуктом вследствие содержания в
ней свободного фенола, поэтому це-
лесообразна замена ее другими мате-
риалами.
Промышленность выпускает пли-
ты с различными плотностью уклад-
ки волокна и содержанием фенол-
формальдегидной смолы (табл. 2.3).
Помимо изготовления из шлаков
упомянутых материалов их использу-
ют в качестве наполнителя при произ-
водстве стеновых панелей для мало-
этажного строительства, промышлен-
ных конструкций и плит дорожного
покрытия. Технологическая схема цеха
переработки 150 тыс. м3/год шлаков,
боя кирпича, других минеральных от-
ходов с получением строительных де-
талей приведена на рис. 2.9. Типовой
проект, основанный на модульной
конструкции размером 30 х62 х 12,5,
собираемой в течение 7—10 дней, обес-
печивает производство таких деталей
в количестве 50 тыс. т/год. Оборудова-
ние, включая классификаторы, дро-
билки, мельницы и т.д., монтируется
на рамных конструкциях.
Масштабы образования сталепла-
вильных шлаков примерно вдвое
меньше, чем доменных. В СССР дан-
ные отходы включали приблизитель-
но 66 % мартеновских, 29 % конвер-
торных и 4 % электросталеплавильных
шлаков. Основная часть этих шлаков
не используется и поступает в отва-
лы. Так, в 1990 году в России было
использовано 26,6 млн. т шлаков ста-
леплавильного производства, что со-
ставило лишь 5,7 % от их ресурсов.
Таблица 2.3
Характеристики минераловатных плит различных типов
Тип плиты Плотность р, кг/м3 Расход смолы, кг/м3 Продолжительность по- лимеризации т0, мин
Мягкая 75 7—9 7—9
Полужесткая 125 9—11 9—12
Жесткая 150 11—13 12—15
Отходы
Рис. 2.9. Технологическая Схема производства строительных деталей из шлаков:
7 — экскаватор; 2 — дробилка молотковая; 3— мельница с сепаратором; 4 — мельница; 5 —
сепаратор магнитный; 6 — весы; 7 — смеситель лопастной; 8 — барабан сушильный; 9 — транс-
портеры; 10 — накопитель; 11 — шнековый питатель; 12 — дозатор весовой; 13 — роторная
линия; 14 — установка для очистки газа; 15 — паровая сушилка
46
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
(фракция 0—10 мм
Рис. 2.10. Схема производства фракционированного щебня из отвальных мартенов-
ских шлаков:
1 — скреперная лебедка; 2 — колосниковая решетка; 3 — толкатель; 4, 8 — магнитный сепара-
тор; 5 — ленточный транспортер; 6 — грохот; 7 — шоковая дробилка; 9 — конусная дробилка;
10 — грохот
Сталеплавильные шлаки содержат
железо (до 24 % в виде оксидов и до
20 % в металлической форме), до 11 %
МпО, различные оксиды (SiO2, А12О3,
СаО, MgO, Сг2О3, Р2О5) и сульфиды
(FeS, MnS и др.). Они характеризуют-
ся большой плотностью (до 3,2 т/м3)
и имеют неоднородную структуру
(включения корольков металла, кус-
ков нерастворенной извести и др.).
Состав и свойства сталеплавильных
шлаков определяют возможные на-
правления их переработки и исполь-
зования. В основном они идут на изго-
товление щебня (около половины пе-
рерабатываемой массы), около трети
их утилизируемого количества исполь-
зуется в качестве оборотного продук-
та (в виде флюса в доменной шихте и
вагранках), примерно пятая часть пе-
рерабатывается в минеральные удоб-
рения, весьма незначительное коли-
чество идет на изготовление минера-
ловатных изделий, в опьпно-промыш-
ленных масштабах небольшие коли-
чества этих шлаков гранулируют. При
переработке сталеплавильных шлаков
из них извлекают металл.
Отдельные виды мартеновских
шлаков подвержены распаду: моди-
фикация у-ортосиликата кальция и
свободная известь высокоосновных
шлаков вызывают их растрескивание
и самораспад. Для устранения разру-
шающего действия этих соединений
в изделиях на основе шлаков послед-
ние предварительно обрабатывают в
закрытых емкостях паром в течение
2—3-х часов или длительное время
выдерживают на воздухе.
Технологические процессы произ-
водства шлакового щебня оформлены
весьма разнообразно, хотя и имеют
между собой много общего. На рис. 2.10
приведена схема производства фрак-
ционированного щебня из находящих-
ся в отвалах не менее 1,5—2-х лет мар-
теновских шлаков.
Скреперной лебедкой 1 отвальный
шлак подается на колосниковую решет-
ку 2, где отделяются крупные скардо-
вины шлака или куски металла. Подре-
шетный продукт толкателем 3 подается
на ленточный транспортер 5, откуда
поступает на грохот 6. Надрешетный
продукт с грохота подается в щековую
47
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
дробилку 7, после чего измельченный
шлак поступает в конусную дробилку 9
и на следующий грохот 10, с которого
надрешетный продукт отводится в виде
товарной фракции 10—40 мм. В процес-
се переработки из шлака с помощью
электромагнитных сепараторов 4 и 8
отделяются металлические включения.
Подрешетный продукт грохотов отво-
дится в виде фракции 0—10 мм.
Наряду с вышеизложенным раз-
работка мало- и безотходной ресур-
сосберегающей технологии в цветной
металлургии связана с совершенство-
ванием, модернизацией и заменой
пирометаллургических производств —
внедрением в практику автогенных
(плавка в жидкой ванне, взвешенная
кислородно-факельная плавка, плав-
ка в кивцэтных агрегатах — кисло-
родно-взвешенная циклонная элект-
ротермическая плавка и др.) и гид-
рометаллургических процессов.
Перечисленные автогенные про-
цессы в своем большинстве не обес-
печивают получения отвальных шла-
ков, однако значительно сокращают
вредное влияние пирометаллургичес-
ких производств цветной металлургии
на окружающую среду: некоторые из
них позволяют существенно повысить
содержание SO2 в отходящих газах и
обеспечить таким образом возмож-
ность производства на базе последних
серной кислоты, серы или жидкого
диоксида серы.
Природный
Губчатое
Сжатый
Окатыши
Отходящие газы
Конвертиро-
ванный газ
Природный
газ
железо
Рис. 2.11. Схема производства губчатого железа.
/ — дисковый фильтр; 2 — бункер флюса; 3 — смеситель; 4 — барабанный окомкователь;
5 — грохот; 6 — печь для обжига окатышей; 7 — шахтная печь для получения губчатого железа;
8 — установка конверсии; 9 — циклон
48
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Так, опыт эксплуатации реализо-
ванных в отечественной промышлен-
ности процессов показывает, что при
воздушном и кислородном дутье кон-
центрация SO2 в отходящих газах фа-
кельной плавки может быть увеличе-
на до 10—14 и 90 % соответственно.
При обжиге тонкодисперсных кон-
центратов в токе кислорода в циклон-
ных камерах кивцэтных установок
концентрация SO2 в подвергнутых
охлаждению и пылеочистке отходя-
щих газах может составлять 80—85 %.
Уловленную пыль возвращают в кив-
цэтный агрегат, а получаемый в ней
расплав передают на последующую
переработку. Внедренный на Челя-
бинском электролитном цинковом
заводе гидрометаллургический способ
переработки сырья обеспечивает воз-
можность практически полного из-
влечения из него цинка, меди, кад-
мия и других металлов, а также серы.
Следует отметить, что перечис-
ленные шлаковозгоночные процессы
не обеспечивают полного извлечения
всех ценных компонентов перераба-
тываемых шлаков. Фъюмингование и
вельцевание, в частности, позволя-
ют извлекать из шлаков цинк и сви-
нец, однако не обеспечивают необ-
ходимого их удаления, а также извле-
чения меди, благородных металлов и
железа. Поэтому прошедшие перера-
ботку шлаки не являются отвальны-
ми. На практике эти процессы исполь-
зуют для переработки шлаков, обра-
зующихся при плавках медно-цинко-
вых и свинцовых концентратов, так
как значительное содержание в таких
шлаках цинка и свинца обеспечивает
рентабельность их извлечения.
Помимо перечисленных способов
переработки шлаков цветной метал-
лургии разработаны и продолжают
разрабатываться другие способы, на-
правленные на комплексное исполь-
зование металлургического сырья:
карбидотермический (осуществляе-
мый в электропечах с использовани-
ем в качестве флюса известняка и
коксика), цементационный (основан-
ный на восстановлении оксидов ме-
таллов из шлаковых расплавов высо-
коактивным углеродом, растворен-
ным в специально добавляемом на-
углероженном чугуне, а также обра-
зующимся при разложении метаста-
бильной фазы цементита Fe3C жид-
кого чугуна под слоем шлака), газо-
электротермический (обработка шла-
кового расплава в электропечи некон-
версированным природным газом),
флотация (для медленно охлажденных
шлаков после их тонкого измельче-
ния), магнитная сепарация (для
клинкера процесса вельцевания) и др.
Эти способы еще нс получили ши-
рокого промышленного примене-
ния, хотя ряд из них обеспечивает
получение отвальных шлаков и, сле-
довательно, возможность использо-
вания их силикатной части в каче-
стве сырья для производства шлако-
вых плит и фасонных изделий (для
полов и футеровки), минеральной
ваты, металлошлаковых труб, шла-
коситаллов, заполнителей бетонов и
других строительных материалов. Тех-
нология соответствующих произ-
водств на основе шлаков цветной ме-
таллургии аналогична таковой, ис-
пользуемой при переработке шлаков
черной металлургии. Некоторые шла-
ки цветной металлургии непосред-
ственно могут перерабатываться в
щебень, песок и другие строитель-
ные материалы, а в гранулирован-
ном виде — использоваться в цемент-
ном производстве.
49
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Необходимо отметить, что, не-
смотря на значительный прогресс в
области переработки и обезврежива-
ния отходов металлургических произ-
водств, кардинальное решение про-
блемы возможно лишь при создании
принципиально новых малоотходных
технологических процессов. Пути со-
здания такой технологии в металлур-
гии намечаются уже в настоящее вре-
мя. Так, в черной металлургии в пос-
леднее время большое внимание уде-
ляется бескоксовой металлургии же-
леза — процессу не только превосхо-
дящему доменный по технико-эконо-
мическим показателям, но и позво-
ляющему значительно снизить вред-
ное влияние предприятий черной
металлургии на окружающую среду.
Согласно технологической схеме
этого процесса (рис. 2.11) полученный
обогащением бедных руд магнетито-
вый концентрат (> 70 % Fe) в виде
порошка смешивается с бентонитом
и известняком, выполняющим в про-
цессе роль флюса, и передается в
окомкователь для получения железно-
рудных окатышей (0 » 10 мм). Сырые
окатыши затем упрочняются обжигом,
и оксиды железа восстанавливаются
природным газом, конверсированным
отходящими из шахтной печи газами.
При температурах 1000—И 00 °C идет
образование губчатого железа (95 %
Fe, 1 % С); окатыши охлаждают и пе-
редают в дуговые электропечи на плав-
ку. Шламы процессов газоочистки на-
правляют в отстойники для пульпы,
используемой в качестве сырья для по-
лучения окатышей.
Технология переработки шлаков
цветной металлургии выбирается в
зависимости от их состава и физико-
химических свойств (вязкость, плав-
кость, фазовый состав, структура,
50
энтальпия, электропроводность и др.).
В промышленности для переработки
шлаков с целью извлечения их цен-
ных компонентов используются спо-
собы фъюмингования, вельцевания и
электротермической обработки.
Процесс фъюмингования широко
используется для переработки цинк-
содержащих свинцовых шлаков. Суть
процесса заключается в том, что че-
рез слой расплавленного шлака, на-
ходящегося в шахтной печи, проду-
вают под давлением воздух с уголь-
ной пылью. При этом воздух подают
в количествах, недостаточных для
полного сжигания угля, что приво-
дит к образованию оксида углерода,
восстанавливающего содержащиеся в
шлаке оксиды металлов. Образующи-
еся пары металлов окисляются над
расплавом воздухом до оксидов, уно-
симых газовым потоком из печи и
отделяемых затем в пылеуловителях.
Работа шлаковозгоночной фъю-
минг-печи является периодической.
Заливка жидкого шлака продолжа-
ется обычно 10—15 минут и с ее на-
чалом производится подача в печь
воздушной пылеугольной смеси,
продолжающаяся 1,5—2 часа. В рас-
плав можно вводить добавки твердых
шлаков. По окончании продувки в те-
чение примерно 10 минут произво-
дится выпуск шлака из печи, после
чего шлак гранулируют непосред-
ственно или после отстаивания- с
целью выделения бедного штейна
при наличии в шлаке меди и сереб-
ра. Шахтные фъюминг-печи позво-
ляют перерабатывать 250—700 т шла-
ков в сутки.
Переработка шлаков вельцевани-
ем проводится в горизонтальных на-
клонных трубчатых вращающихся
печах в присутствии восстановителя
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
при температурах 1100—1200 °C. В та-
ких условиях при непрерывном пе-
ремешивании реакционной массы
протекают реакции восстановления
цинка, свинца и редких элементов до
металлов. Возогнанные пары метал-
лов окисляются над шихтой до окси-
дов, уносимых из печи и улавливае-
мых в системах очистки газов. При
вельцевании переработке подвергают
сырье с зернением 3—5 мм и кокс
(50—55 % от массы шихты) с разме-
ром зерен до 15 мм. Приготовленную
из этих компонентов шихту непре-
рывно загружают в печь, через кото-
рую она проходит в течение 2—3 ча-
сов. При недостатке тепла в разгру-
зочном конце печи устанавливают
газовую (мазутную) горелку. В этом
случае к технологическим газам до-
бавляются топочные.
Присутствующий в шихте сульфид
свинца сплавляется с сульфидами
других металлов и образует штейн,
стекающий к разгрузочному концу
печи. Содержащиеся в шихте благо-
родные металлы и медь в условиях
процесса вельцевания не возгоняют-
ся и практически нацело остаются в
твердом остатке вельцевания — клин-
кере, который при значительном со-
держании этих металлов затем пере-
рабатывают с целью их извлечения.
Степень извлечения свинца и цинка
в возгоны при вельцевании состав-
ляет > 90 %.
При электротермической перера-
ботке можно обрабатывать как жид-
кие (в отличие от вельцевания), так
и твердые (в отличие от фъюминго-
вания) шлаки. При переработке от-
вальных шлаков плавку ведут в руд-
нотермических печах. Электроды печи
погружаются в шлак, служащий те-
лом сопротивления. Электротермичес-
кая переработка шлаков представля-
ет собой восстановительный процесс
взаимодействия расплава с находя-
щимся на его поверхности коксом. В
результате протекания при 1250—
1500 С ряда окислительно-восстано-
вительных процессов происходит вос-
становление цинка, возогнанные
пары которого направляются в кон-
денсатор, где цинк превращается в
жидкий металл, подвергаемый лик-
вации с последующим рафинирова-
нием или отливкой в чушки для от-
правки потребителям. Несконденси-
рованный в металл цинк улавлива-
ется в виде пыли в пылеуловителях.
После возгонки цинка шлак сли-
вают из печи и передают в отвал или
на извлечение железа с одновремен-
ным использованием его силикатной
части. Отделяемый штейн с достаточ-
ной концентрацией меди передается
в медеплавильное производство. Сви-
нец, отделяемый от цинка при лик-
вации, вместе с черновым металлом,
образующимся в электропечи, пере-
дается на рафинирование.
На целом ряде производств, в том
числе черной и цветной металлургии,
производстве стекла и керамики, це-
мента и соды, образуется большое
количество отходов огнеупорных ма-
териалов.
Основное количество огнеупорно-
го лома образуется на предприятиях
черной металлургии и в литейных
производствах машиностроительных
заводов. Значительное количество ог-
неупорного лома образуется в устрой-
ствах для разливки стали, и прежде
всего в сталеразливочных ковшах,
которые футеруются в основном алю-
мосиликатными огнеупорами. При
ремонтах воздухонагревателей домен-
ных и коксовых печей образуется лом
51
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
муллитокремнеземистых, муллито-
вых, муллитокорундовых и корундо-
вых изделий.
На предприятиях фарфоро-фаян-
совой, электрокерамической, абра-
зивной промышленности образуется
лом карбидкремниевых изделий. Хи-
мический состав и физические свой-
ства образующегося огнеупорного
лома не контролируются.
Разборка огнеупорной футеровки
печей и других тепловых агрегатов на
большинстве предприятий произво-
дится вручную по элементам огне-
упорной кладки. Разборка футеров-
ки начинается со свода печи. Перед
его обрушением в печь вводят сталь-
ные короба, затем свод обрушивают
завалочной машиной. После этого
короба с отходами кладки вынима-
ют на рабочую площадку, где про-
изводится первичная ручная разбор-
ка. Затем производится разборка тор-
цевых стен печи. Для удаления отра-
ботанной футеровки в шлаковики
вводят скрепер-машины, которые
подают отработанные огнеупоры и
шлак в контейнеры. Далее контейне-
ры транспортируются на сортировоч-
ные площадки.
Начальная стадия сортировки из-
ношенной кладки мартеновских пе-
чей происходит непосредственно на
рабочих площадках у самих агрега-
тов, где производится выборка год-
ного для повторного использования
кирпича. Годный лом собирается в
контейнеры, которые затем отправ-
ляются потребителю. Отходы лома,
к которым относятся блоки футеров-
ки размером более 500 мм с вклю-
чениями шлака и металла, а также
мелочь размером менее 20—30 мм,
уходят в отвал. Процесс ручной сор-
тировки огнеупорного лома отлича-
52
ется низкой производительностью и
тяжелыми условиями труда. На не-
которых крупных металлургических
комбинатах действуют установки по
механизированной сортировке огне-
упорного лома.
При разборке огнеупорного лома
для извлечения частиц металла, име-
ющихся в нем, используется магнит-
ная сепарация. В этом случае фракция
размером менее 20 мм, оставшаяся
после ручной сортировки, поступает
в шаровые мельницы, работающие в
замкнутом цикле с грохотом, где лом
измельчается до размера частиц не
более 3 мм. Измельченный лом пода-
ется на магнитные сепараторы. Общая
схема магнитной сепарации огне-
упорного магнезиального лома пред-
ставлена на рис. 2.12.
Огнеупорный лом используется
как вторичное сырье для производ-
ства огнеупоров. Шамотный лом при-
меняется при изготовлении обычно-
го и ваграночного кирпича, в произ-
водстве пористой керамики, жаро-
прочных бетонов.
Магнезиальный лом используют
при изготовлении периклазохромито-
вых и хромитопериклазовых изделий
и порошков. Лом динасовых изделий
применяют в огнеупорной промыш-
ленности при изготовлении бетонных
и динасовых блоков, а также плит для
наружной облицовки зданий.
Лом муллитокремнеземистых, мул-
литовых и муллитокорундовых изде-
лий используют при производстве
высокоглиноземистых масс для фу-
теровки разливочных ковшей.
Вторичные огнеупорные матери-
алы широко используют на машино-
строительных предприятиях и заводах
цветной металлургии. Малоизменен-
ные огнеупорные изделия, отобран-
Часть VIII Технологические решения по утилизации твердых отходов
ные при ремонте печей, идут в клад-
ку этих же печей. Повторное исполь-
зование огнеупорных изделий наибо-
лее эффективно, так как не требует
дополнительных затрат ручного тру-
да и энергии и позволяет экономить
первичные огнеупоры.
В производственном комплексе
страны образуется огромное количе-
ство отходов черных металлов в виде
лома и скрапа.
Использование вторичных метал-
лов имеет важнейшее значение, по-
скольку обеспечивает большую эко-
номию общественного труда. Это свя-
зано с тем, что затраты на вовлече-
ние металлоотходов в оборот значи-
тельно меньше, чем на выплавку ме-
талла из руды. Использование 1 т под-
готовленного лома черных металлов
позволяет экономить свыше 1,8 т
руды, агломерата и окатышей, 0,5 т
кокса, 45 кг флюсов, около 100 м3
газа. При этом экономится более по-
ловины энергии, необходимой на
выплавку металлов из руды. Эконо-
мия энергии при использовании ме-
таллолома вместо выплавки металла
из руды характеризуется следующи-
ми данными, %:
Алюминий.....................95
Медь.........................83
Сталь........................74
Свинец.......................64
Цинк.........................60
При использовании металлолома
для выплавки металлов значительно
снижается нагрузка на окружающую
среду (табл. 2.4).
Поскольку металлы являются важ-
нейшим конструкционным материа-
лом и применяются во всех отраслях
промышленности, строительстве,
сельском хозяйстве и на транспорте,
то и происхождение их отходов мо-
жет быть самым различным.
Рис. 2.12. Схема магнитной сепарации магнезиального лома
53
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Сравнительное воздействие на окружающую среду
производства 1000 т стали
Таблица 2.4
Факторы, влияющие на окружающую среду Выплавка стали из Экономия, %
руды отходов
Использование первичного сырья, т 2278 250 90
Расход воды, mj 62750 32600 40
Количество веществ, загрязняющих атмосферу, т 121 17 86
Отходы горнопромышленных разработок, т 2828 63 97
В общем виде металлолом — это
металлические изделия, оборудова-
ние, машины, здания и сооружения
или их металлические части, непри-
годные для дальнейшей эксплуатации.
Металлолом может быть промышлен-
ным, военным, судовым, бытовым и
бесхозным.
Промышленный металлолом со-
стоит из скрапа, амортизационного
лома, отходов, образующихся при
металлообработке, и других отходов
металла. Военный металлолом вклю-
чает предметы военной техники, во-
енно-технического имущества и бое-
припасы. Судовой металлолом состо-
ит из плавучих средств и их оборудо-
вания. Бытовой металлолом — это
предметы и детали бытовой техники
и бытовых машин.
Скрап — зашлакованные отходы
черных металлов. Скрап может быть
стальным и чугунным. Стальной
скрап — мелкие стальные частицы,
образующиеся при разбрызгивании
стали во время ее транспортировки и
разливки в изложницы, а также ос-
тывшая сталь на стенках и дне разли-
вочного ковша. Максимально возмож-
ное использование скрапа при вып-
лавке стали зависит от способа ее
производства. Объем применения
скрапа при различных способах про-
изводства стали приведен ниже, %:
54
Мартеновская печь............70—80
Бессемеровский конвертер........20
Кислородный конвертер........50—60
Электропечь.....................98
Основное количество вторичных
черных металлов образуется при их
производстве, а также при амортиза-
ции оборудования. Доля источников
образования отходов и лома черных
металлов характеризуется следующи-
ми данными, %:
Производство металла..........45
Амортизация оборудования......33
Металлообработка..............20
Шлаковые отходы................2
Амортизационный лом образует-
ся при ликвидации основных средств,
капитальном и текущем ремонте обо-
рудования, ремонте и замене техно-
логической оснастки и инструмента,
а также при ремонте и замене мало-
ценного инвентаря.
Количество образующихся в про-
мышленности отходов черных метал-
лов зависит от отрасли промышлен-
ности: наибольший объем отходов об-
разуется в транспортном машино-
строении, судостроении, станкостро-
ении, приборостроении и других от-
раслях экономики.
Степень использования металла
при изготовлении изделий, возве-
дении сооружений и других объек-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
тов называется коэффициентом ис-
пользования металла (КИМ). Этот
коэффициент К определяют по урав-
нению:
K=Qi/Q,
где Q — количество использованно-
го металла; Q, — количество метал-
ла, перешедшего в состав нового из-
делия.
Средний КИМ в российской эко-
номике оставляет 0,7. Самый высокий
КИМ — в строительстве, что объяс-
няется использованием подавляющей
части металла в этой отрасли без об-
работки (арматура, балки, швеллеры
и т.п.). Отходы в строительстве обра-
зуются в основном при раскрое ме-
талла. Самый низкий КИМ — в авиа-
ции, что связано с малой серийнос-
тью производства в этой отрасли. В
отдельных производствах в отходы
уходит до 70—80 % металла.
Большое число видов отходов ме-
таллов и разнообразие технологий их
переработки как вторичного сырья
определяют необходимость четкой их
классификации.
Классификация отходов черных
металлов возможна по следующим
признакам:
— сферам образования лома в про-
цессе кругооборота металла в эконо-
мике;
— характеристикам лома с точки
зрения необходимости его подготовки;
— направлениям использования
лома в металлургическом производстве.
Наибольшее распространение по-
лучила классификация в зависимос-
ти от характеристик лома, опреде-
ляющих возможности и направления
его подготовки к переработке (исход-
ное состояние, степень однородно-
сти, вещественный и химический со-
ставы, размеры, масса и форма кус-
ка и др.).
Поскольку количество марок ме-
таллов с различным химическим со-
ставом постоянно растет, то появля-
ется необходимость все более глубо-
кой классификации отходов, кото-
рая позволяет рассортировать их с
целью наиболее полноценного ис-
пользования.
Классификация отходов черных
металлов в нашей стране производится
согласно требованиям ГОСТ 278—86.
В соответствии с ней отходы черных
металлов в зависимости от содержа-
ния углерода подразделяются на два
класса: стальной лом и отходы ста-
ли, а также чугунный лом и отходы
чугуна. Стальные отходы содержат
менее 2 % углерода, а чугунные —
более 2 % углерода. Кроме того, су-
ществуют внеклассовые отходы с не-
определенным содержанием углерода.
Внутри этих классов отходы в за-
висимости от наличия легирующих
элементов подразделяются на углеро-
дистые и легированные.
По показателям качества отходы
черных металлов подразделяются на
25 видов. Наконец, по содержанию
легирующих элементов отходы делят-
ся на 67 групп, в том числе 61 группа
лома и отходов легированных сталей
(группы Б1—Б61) и 6 групп лома и
отходов легированных чугунов (груп-
пы Б62—Б67). Помимо этого есть
группа легированных сталей, которые
по своему химическому составу не
относятся ни к одной из упомянутых
67 групп.
Стандартом регламентируются
товарный вид отходов (брикеты, па-
кеты, шихтовые слитки, стружка,
лом и т.д.), максимально допустимые
габариты и масса кусков, брикетов и
55
Глава 2 Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
пакетов, а также ограничивается со-
держание посторонних безвредных
примесей (для разных видов — раз-
личное, но не более 5 %).
К качеству лома предъявляются
высокие требования, обусловленные
способом последующего переплава
металла. При выплавке стали в мар-
теновских печах наиболее важна фи-
зическая характеристика лома, так
как продолжительность загрузки и
плавления, от которых зависит про-
изводительность мартеновских печей,
определяется размерами и насыпной
плотностью металлолома.
При переплаве лома в кислород-
ных конвертерах и дуговых печах эти
характеристики лома не имеют суще-
ственного значения, так как печи
более удобны для загрузки. Произво-
дительность таких печей больше за-
висит от химической однородности
лома и близости по составу к вы-
плавляемым маркам стали.
Литейное производство предъяв-
ляет высокие требования и к габари-
там, и к химическому составу лома.
Низкокачественный лом использует-
ся только в доменном производстве.
Металлолом для сталеплавильно-
го производства должен иметь на-
сыпную плотность не менее 1300—
1500 кг/м3. Тяжеловесный металло-
лом в зависимости от интенсивнос-
ти продувки печи должен иметь тол-
щину кусков не более 250—350 мм,
размеры пакетов не должны превы-
шать 1050 х 750 х 2000 мм, а масса их
не должна быть менее 40 кг. Конвер-
терный способ не допускает перепла-
ва стружки из-за ее высокого угара.
В дуговых электропечах может пе-
реплавляться металлолом в виде па-
кетов размерами не более 500 х 500 х
х 600 мм с насыпной плотностью не
56
менее 2500 кг/м3. Дробленый лом дол-
жен иметь насыпную плотность не
менее 800—900 кг/м3.
Независимо от способа перепла-
ва лом черных металлов не должен
содержать цветных металлов. Даже
небольшое количество примесей мо-
жет сделать металлолом непригодным
для дальнейшего использования.
2.1.1. Технология и оборудование
для подготовки металлолома
к переплаву
Для использования в различных
металлургических агрегатах металло-
лом необходимо переработать. Под
переработкой отходов металлов под-
разумевается технологический про-
цесс, в результате которого они
приводятся в состояние, пригодное
для использования в металлургичес-
ком и литейном производствах.
В зависимости от происхождения
и состояния металлолома при его
подготовке к переплаву используют
следующие способы: пиротехничес-
кий контроль; сортировку; пакетиро-
вание; механическую резку; дробле-
ние стружки; переплав; копровое и
взрывное дробление; термическое
измельчение и др.
Пиротехнический контроль прово-
дится при переработке лома цветных
металлов, поскольку они широко
используются для производства бое-
припасов, авиационной и ракетной
техники и их отходы представляют
потенциальную взрывоопасность.
Проверка производится дважды:
предприятием-сдатчиком при сдаче
металлолома и предприятием-загото-
вителем при его приемке. Кроме того,
металлолом проверяется непосред-
ственно перед загрузкой в плавиль-
ные агрегаты.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Работы по контролю, транспорти-
рованию и обезвреживанию взрыво-
опасных предметов выполняются спе-
циально обученными рабочими под
руководством пиротехника. На прове-
дение работ по разделке взрывоопас-
ных предметов, самолетного лома и
отходов военной техники админист-
рация предприятия должна выдавать
специальные наряды-допуски.
Поскольку сплавы цветной ме-
таллургии характеризуются большим
разнообразием марок и сложностью
химического состава, то вопросы
сортировки их отходов приобретают
первостепенное значение. Поэтому
при переработке отходов цветных ме-
таллов необходима сортировка по ви-
дам. Сведения о химическом составе
отходов, их идентификация позво-
ляют выпускать высококачественные
вторичные сплавы с минимальными
затратами.
Видовая сортировка отходов цвет-
ных металлов проводится по физичес-
ким и химическим признакам: по
внешним характерным признакам
(цвет, характер излома и др.); пред-
метным признакам (наименование
деталей); клеймам маркировки дета-
лей и изделий по ГОСТ, ТУ или за-
водской марке; результатам химичес-
кого, спектрального, рентгеновско-
го, радиационного анализа.
При механизированной сортиров-
ке применяются механизированные
столы, сортировочные конвейеры,
сортировочные линии.
Механизированный стол (рис. 2.13)
применяется для сортировки лома и
отходов крупностью до 250 мм. Ис-
ходные отходы краном загружаются
в приемный бункер I стола и цепя-
ми, укрепленными в нижней части
бункера, равномерно опускаются на
вращающийся на опорных роликах 2
стол 3. По окружности стола укреп-
лены лотки 7, в которые сбрасыва-
ются рассортированные отходы. Пе-
ремещение отходов из бункера на
стол происходит под давлением лома,
находящегося в бункере, и вследствие
вращения стола. При попадании круп-
ногабаритного лома бункер поднима-
ется винтом, приводимым во враще-
ние электроприводом 5 через редук-
тор 6. Установка снабжена подвижны-
ми ограждениями 4.
Пакетирование — один из наибо-
лее распространенных способов под-
готовки металлолома. Его применяют
для переработки листовой обрези,
выштамповки, проволоки, бытового
лома, металлоконструкций и т.п.
Для пакетирования металлолома
используют пакетировочные прессы.
Особенность их работы в том, что
прессование одновременно осуществ-
ляется в трех плоскостях, в результа-
те чего получают прочные компакт-
ные пакеты. Пресс имеет камеру прес-
сования с несколькими плунжерами,
гидравлическую аппаратуру с баком
для масла, механизм загрузки каме-
ры. Прессование и пакетирование
металлолома позволяют снизить по-
тери металла на угар в процессе по-
следующей плавки.
Модель пресса и его рабочие ха-
рактеристики определяют допусти-
мую толщину листа металлолома и
параметры пакетов спрессованного
лома. Процесс включает следующие
операции: загрузку лома в пресс;
прессование в различных направле-
ниях; складирование полуфабрикатов
(пакетов). Пресс обслуживают крана-
ми, грузоподъемными электромагни-
тами и другой механизированной тех-
никой. Отечественная промышлен-
57
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
ность выпускает гидравлические
прессы мощностью от 1 до 31,5 МН.
Характеристики некоторых из них
приведены в табл. 2.5.
На рис. 2.14 показана схема прес-
са Б 1642, применяемого для пакети-
рования металлолома.
Процесс прессования осуществ-
ляется следующим образом. Метал-
лолом краном загружается в загру-
зочную камеру 6 пресса, откуда по-
ступает в пресс-камеру 2. Крышка 3
закрывается с помощью механизма
прижима 4, и лом прессуется. При
этом формируется окончательная
высота пакета. Затем с помощью ме-
ханизма поперечного прессования 1
формируется ширина пакета. И, на-
конец, механизм продольного прес-
сования 7 формирует длину пакета.
В это время давление в гидросистеме
максимально. По окончании прессо-
вания включается механизм загру-
зочного устройства 8, и пакет с по-
мощью механизма 5 выталкивается
из камеры. После этого окно выдачи
пакета закрывается, и пресс готов к
очередному циклу работы.
Рис. 2.13. Механизированный стол для сортировки лома
58
Часть УШ. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Таблица 2.5
Характеристика гидравлических прессов
Параметры Б 1642 Б 1638 Б 1334
Максимальная толщина прессуемого металлолома (сталь с о, = 450 МПа), мм 12 8 4
Усилие прессования, МН 16 6,3 2,5
Габариты пакета, м, не более:
длина 2 1 0,5
ширина 1 0,5 0,36
высота 0,71 0,5 0,36
Производительность, пакетов/ч 20 36 35
Давление рабочей жидкости, МПа 32 32 20
Мощность электродвигателя, кВт 750 250 133
Габариты пресса, мм:
длина 18700 15100 9000
ширина 18600 11930 5350
высота 5870 4675 2780
Масса пресса, т 598 230 71,5
Для уплотнения крупногабаритно-
го металлолома широко применяют-
ся гидравлические пресс-ножницы
(рис. 2.15), которые могут работать как
в режиме прессования, так и в режи-
ме резания.
Рис. 2.14. Пакетировочный гидравлический пресс Б 1642
59
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Рис. 2.15. Пресс-ножницы гидравлические:
1 — загрузочная камера, 2 — узел подачи материала; 3 — маслостанция; 4 — нож; 5 — гидро-
цилиндры
Таблица 2.6
Характеристика пресс-ножниц
Параметры Тип пресс-ножниц
НО838 К10.3.36.01
Усилие, МН: окончательного прессования 6,3 4,0
резания 6,3 4,0
Размеры загрузочной камеры, мм: длина 6000 4800
ширина 3650 2500
высота 1800 1300
Толщина пакетируемого лома, мм <8 <6
Размеры пакета (не более) мм: длина 1000 760
ширина 500 500
высота 500 500
Масса пакета, кг <625 <600
Максимальное сечение лома, разрезаемого за один ход ножа (при ов = 450 МПа), мм: диаметр круга 150 НО
лист 70х1300 55x750
Установленная мощность электродвигателей, кВт 405 189
Масса пресс-ножниц, т 345 136
Габаритные размеры пресс-ножниц, мм: длина 17800 12600
ширина 13000 3200
высота 7800 4700
60
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Характеристики пресс-ножниц
разных моделей для переработки
металлолома приведены в табл. 2.6.
При пакетировании лом с помо-
щью механизма подачи 2 подается
в загрузочную камеру 7, где пакет
формируется по ширине. Затем ме-
таллолом прессуется по вертикали.
После формирования пакет с помо-
щью механизма окончательного
прессования выталкивается из каме-
ры штемпелем.
При работе пресс-ножниц в ре-
жиме резания поперечная стенка ка-
меры, являющаяся ножевой балкой,
поднимается, и металлолом с помо-
щью механизма подачи перемещает-
ся под нож 4. Резка осуществляется
механизмом реза, работающим от
гидропривода.
Для окускования металлической
стружки применяется брикетирование
с помощью брикетировочных прес-
сов, характеристики которых приве-
дены в табл. 2.7.
Для получения качественных бри-
кетов стружку перед брикетировани-
ем необходимо очистить от посто-
ронних примесеи и кусков металла,
а также промыть от масла и СОЖ.
Стружку высоколегированных сталей
необходимо отжечь для снижения
прочности.
Пресс модели Б 6238 для брикети-
рования стружки показан на рис. 2.16.
Резка металлолома применяется
для уменьшения его габаритов. Про-
цесс механической резки условно
можно разделить на три стадии: упру-
гая, а затем пластическая деформации;
надрез (сдвиг и образование трещи-
ны); полное разрушение материала.
Эти стадии сопровождаются изме-
нением характера усилия в процессе
резания, а также изменением поверх-
ности раздела (у пластичных матери-
алов разделение происходит без об-
разования трещины, только за счет
сдвига слоев).
Наибольшее влияние на процесс
резки оказывают: прочностные свой-
ства материала; геометрия, температура
и расположение разрезаемого изделия
по отношению к режущему инструмен-
ту; форма и состояние режущего ин-
струмента; величина зазора между но-
жами; скорость приложения нагрузки
(скорость резания); конструкция режу-
щего оборудования (жесткость стани-
ны, точность направляющих, наличие
опоры и т.д.); величина трения между
металлом и режущим инструментом.
Таблица 2.7
Характеристика брикетировочных прессов
Показатели Б 6241 Б 6238 Б 653 Б 234
Усилие пресса, МН 12,5 6,3 4,0 2,5
Максимальные размеры брикета, мм: диаметр 230 170 120 120
высота 150 120 70 60
Максимальная масса брикета, кг 31 13 5,0 2,5
Установленная мощность электродвигателя, кВт 285 120 ПО 30 8
Масса пресса, т 93,5 28 27,3 8,7
Габариты пресса, мм длина 12500 5150 6260 3780
ширина 3500 3300 3640 1720
высота 4000 2800 3113 1930
61
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Рис. 2.16. Пресс модели Б 6238 для брикетирования стружки:
1 — станина; 2 — главный цилиндр, 3 — поршень; 4 — штемпель; 5 — контейнер; 6 — трам-
бовка; 7 — матрица; 8 — стяжные шпильки; 9 — масляный насос; 10 — вспомогательный ци-
линдр; 11— масляный бак
Гидравлические ножницы (рис. 2.17)
представляют собой агрегат, состо-
ящий из станины, загрузочного и по-
дающего устройств, механизмов при-
жима и реза, гидро- и электропривода.
Конструкция ножниц позволяет резать
металлолом порциями, объем которых
определяется емкостью загрузочного
устройства. Процесс переработки ме-
таллолома на гидравлических ножни-
цах состоит из следующих операций:
подготовки лома (отбора кусков, не
подлежащих резке); загрузки лома в
ножницы; резки лома; сортировки на-
резанных кусков по габаритам. Ножни-
цы работают совместно с мостовым
краном, оборудованным полип-грей-
фером или электромагнитом.
Принцип работы ножниц состоит
в следующем. Лом загружается в загру-
зочный короб 7, который после запол-
нения поворачивается с помощью гид-
ропривода. Из него лом высыпается в
загрузочный желоб 2. Затем механиз-
мом подачи 3 металлолом передвига-
ется по желобу в ножницы. Ход ползу-
на механизма подачи регулируется с
62
пульта управления. Перед срабатывани-
ем режущих ножниц лом уплотняется
с помощью механизма прижатия 4, ко-
торый удерживает лом во время резки.
После срабатывания механизма резки
5 нарезанный металлолом падает в при-
емный бункер, откуда убирается кра-
ном. В это время загрузочный короб
заполняется следующей порцией ме-
таллолома. Для облегчения процесса
резки загрузочный желоб гидравличес-
ких ножниц оборудован крышкой,
кроме того, ножницы снабжены ме-
ханизмом предварительного смятия ме-
таллолома 6.
Технические характеристики не-
которых различных моделей гидрав-
лических (гильотинных) ножниц
представлены в табл. 2.8.
Для резки стального трубопрока-
та, армированных сталью кабелей и
другого аналогичного металлолома
применяются аллигаторные (рычаж-
ные) ножницы с усилием резания от
3,15 до 10 МН. В табл. 2.9 приведены
характеристики некоторых аллигатор-
ных ножниц.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 2.17. Гидравлические (гильотинные) ножницы модели Н0340
Характеристика гидравлических ножниц
Таблица 2.8
Параметры Тип ножниц
НБ0340 Н0340 Н2335
Максимальное сечение разрезаемого лома за 1 ход (сталь с о, = 450 МПа):
квадрат (сторона), мм 160 160 80
круг (диаметр), мм 180 180 90
лист, мм 90x1300 70x1850 50x750
балка, швеллер (номер) 30 40 27
Усилие, МН:
резания 10 10 3,15
прижима 2,5 4,01 1,2
подпрсссовки 2,4 2,0 —
Длина ножей, мм 1540 2100 800
Число рабочих ходов, мин-1 2 2 5
Размеры желоба, мм:
длина 8060 12000 4800
ширина 3650 2000 750
высота 1000 1000 500
Давление рабочей жидкости, МПа 32 32 32
Установленная мощность электродвигателей, кВт 998 670 166
Габариты ножниц, мм:
длина 23150 34800 13000
ширина 12000 8600 3300
высота 8800 13000 5810
Масса ножниц, т 400 459 80
Резка металлолома на аллигатор-
ных ножницах производится поштуч-
но, а потому они малопроизводитель-
ны. Схематическое устройство аллига-
торных ножниц приведено на рис. 2.18.
Аллигаторные ножницы состоят из
подвижной и неподвижной челюстей,
на которых крепятся ножи, механизм
регулирования зазора, опоры, криво-
шипно-шатунного механизма, при-
жимного устройства, привода и пре-
дохранительного устройства.
Механический привод состоит из
маховика, клиноременной и зубчатой
63
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
передач. Кривошипно-шатунный ме-
ханизм преобразует вращательное дви-
жение коленвала в качательное дви-
жение подвижной челюсти. Прижим-
ное устройство предназначено для
удержания разрезаемого металлолома
в процессе резки. Ролик служит для
подачи металлолома на резку под нож.
Таблица 2.9
Характеристика аллигаторных ножниц
Параметры Тип ножниц
Н2228 Н2230 Н2231
Максимальное сечение разрезаемого лома за один ход’ квадрат (сторона), мм 56 90 ПО
круг (диаметр), мм 63 100 125
швеллер (номер) 24 40 40
балка(номер) 22 40 50
Длина ножей, мм 630 800 800
Максимальный зев ножниц, мм 200 250 300
Габариты ножниц, мм: длина 4680 4000 4985
ширина 3525 4600 2325
высота 1645 2000 2425
Масса ножниц, т 8,9 17 24,8
3430
Рис. 2.18. Схематическое устройство ал-
лигаторных (рычажных) ножниц моде-
ли Н2230:
1 — станина; 2 — челюсть; 3 — ролик;
4 — опора; 5 — привод; 6 — предохранитель-
ное устройство
Дробление вьюнообразной стальной
стружки осуществляется на стружко-
дробильном агрегате (рис. 2.19). Струж-
ка загружается с помощью крана пор-
циями по 200—300 кг в разрывное ус-
тройство, где происходит ее разрых-
ление и предварительное дробление.
Затем стружка с помощью ленточ-
ного транспортера 1 подается в мо-
лотковую дробилку 2, откуда дробле-
64
ная стружка с помощью другого
транспортера подается в сборочный
контейнер. Недробимые предметы
удаляются из дробилки через специ-
альную ловушку. Дробилка агрегата
СДА-7 имеет ротор диаметром 830 мм
и длиной 800 мм; частота вращения
ротора 12,5 с-1. Установочная мощ-
ность электропривода 75 кВт, произ-
водительность агрегата 1 т/ч.
Часть VIH Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 2.19. Стружкодробильный агрегат модели СДА-7:
1 — ленточный транспортер, 2 — молотковая дробилка; 3 — молоток; 4 — ловушка
С целью подготовки к утилизации
стружки из легированной высоко-
прочной стали используют переплав.
Процесс осуществляется в дуговых
печах небольшой емкости от 1,5 до
5,0 т. В результате переплава получа-
ют слитки усредненного состава.
Для дробления отходов металлов
получили распространение молотко-
вые, роторные, ножевые, щековые
I виброщековые, конусные и конус-
ю-инерционные, валковые и другие
1робилки, а также мельницы.
Часто отходы (особенно в виде
юнкретных изделий) имеют сложное
конструктивное исполнение, когда
юединены в единое целое детали из
различных материалов: полимеров,
лсталлов, стекла и др. Для разделки
аких отходов целесообразно примс-
1ять криогенную технологию, по-
скольку различные материалы по-раз-
юму реагируют на охлаждение и по-
ледующее нагружение.
Стали и полимеры при пониже-
!ии температуры в условиях ударного
{агружения проявляют склонность к
рупкому разрушению, а алюминий,
1едь, свинец сохраняют пластич-
юсть и вязкость. Поэтому при из-
щльчении этих материалов в усло-
виях глубокого охлаждения поведе-
ние их различно: стали, полимеры,
резины — измельчаются, а цветные
металлы — нет. После дробления
смесь разделяется с помощью клас-
сификации или сепарации. Таким
способом можно перерабатывать
смешанный лом черных и цветных
металлов, а также лом кабельных
изделий.
Для охлаждения отходов исполь-
зуют турбохолодильные машины
(ТХМ), которые обеспечивают тем-
пературу рабочей среды (воздуха) от
-100 до -120 °C. Для более низкого
(криогенного) охлаждения отходов
используют жидкий азот.
Себестоимость получения холода
достаточно высока, особенно при
использовании жидкого азота. Для
снижения затрат на охлаждение от-
ходов последовательно применяют
ТХМ и жидкий азот.
Время охлаждения отходов зави-
сит от плотности их укладки в каме-
ре, условий обдува, начальной тем-
пературы металла и температуры ох-
лаждающего воздуха. Производитель-
ность технологической линии охлаж-
дения отходов определяется в основ-
ном холодильной установкой.
65
Характеристики копровых установок для дробления металлолома
Таблица 2.10
Параметр Копры малой мощности, энер- гия удара (0,5-2)10* Дж Копры средней мощности, энергия удара (2-10)105 Дж Копры большой мощности, энергия удара >106Дж
башенные эстакад- ные башенные эстакад- ные башенные эстакад- ные
пере- движные стацио- нарные пере- движные стацио- нарные передвиж- ные стацио- нарные
Масса копровой бабы, т 0.5—2,5 — 2—7 — — 5—15 — —
Максимальная высота паления, м 2,5—10 — — 10—18 — 18—35 —
Скорость подъема, м/мин 20—40 — — 15—40 — — 10-^10 — —
Площадь шабота, м2 — 5—20 — 10—30 — 8 5—20 15—50
Скорость передвижения копра, м/мин 8—15 — — 20 — — 4—20 — —
Бойкая яма или траншея, м длина 16—30 - 0—3 8 -г , Q - 8 - —
ширина 0,6—2 — 0—3 3—6 — 0—7 6 — —
глубина 0.6—1,4 — 0—1.3 1—5 — 0 4 2.5—5 — —-
Защитное устройство, м: высота обшивки 3* — — 7* ——
толщина стальных защитных листов, мм: внизу 5—15 — —— 10—100 — —— — ——
вверху 5—15 — — 5-40 — — — —
радиус с защитной зоны, м 25—100 — 50—200 — 100—200 — —
Подкрановые пути, м: длина До 40 До 90 До 60 До 90 50—75 50—90
пролет — — 10—15 20—30 — 20—30 25—30 7 10—30
Грузоподъемность крана, Н: бойного — — ЗЮ4 1-10* — 1 10* (1-1,5)10* — —
уборочного — — ЗЮ4 (1-5)10* — (1-5)105 (1-5)10* — —
Приводная мощность, кВт: механизма подъема 5—15 — — 10—30 —— 30—135 - —
механизма передвижения 5 — — 5—10 — .— 15—30 — —
Толщина разбиваемого металлолома. мм До 50 — — 100—200 — 200—600 — —
Производительность, т/ч — — 2—6 — — 2—8 — —
♦ Па ПППТ
''лава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Копровое дробление применяется
для переработки крупногабаритного,
массивного стального или чугунного
лома и скрапа. При этом способе ис-
пользуются мощные копровые уста-
новки, характеристики которых при-
ведены в табл. 2.10. Схематически коп-
ровые установки различных типов
показаны на рис. 2.20, 2.21.
Эстакадные копровые установки
имеют загрузочную эстакаду, по ко-
торой перемещается мостовой кран,
бой ное место и второй ярус с пере-
мещающимся по нему бойным кра-
ном. Подача лома и удаление гото-
вой продукции с бойного места осу-
ществляется мостовым краном.
Подъем и сбрасывание копровой
бабы производится бойным краном.
Установка монтируется на специаль-
ном фундаменте и имеет обшивку,
ограничивающую разлет осколков,
образующихся при дроблении. В за-
висимости от вида измельчаемого
лома загрузка бойного места произ-
водится поштучно (крупные излож-
ницы) или порциями (тонкостенное
литье).
Рис. 2.20. Эстакадный копер:
/ — копровая баба, 2 — грузоподъемный элек-
тромагнит; 3 — крановая тележка; 4 — бойный
мостовой кран; 5 — мостовой кран для подачи
и уборки лома; 6 — шабот, 7 — фундамент;
8 — железобетонная защитная стенка; 9 — за-
грузочное окно, 10 — стальная защитная стенка
Рис. 2.21. Стационарный башенный копер:
/ — копровая баба, 2— захват для копровой
Забы, 3— мостовой кран, 4 — подъемный ме-
<анизм; 5 — шабот, 6 — фундамент; 7 — за-
цитное ограждение
67
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Энергия, расходуемая на дробле-
ние на копровой установке, зависит
от массы и формы копровой бабы, а
также высоты ее падения. Существен-
ное влияние на эффективность из-
мельчения оказывает форма бабы.
Оптимальна грушевидная копровая
баба с плоским дном.
Копровые бабы изготавливают из
стали, содержащей 0,1—0,2% угле-
рода, и термически закаливают. Дол-
говечность копровых баб невелика (до
6000—7000 т измельченного металло-
лома). Более долговечны копровые
бабы, изготовленные из стали, содер-
жащей 12—18% марганца.
Помимо копровых установок для
дробления чугунного лома используют-
ся гидравлические прессы (УРИСК),
снабженные манипулятором (рис. 2.22).
Манипулятор перемещается по
рельсовым путям и захватывает из-
ложницу, транспортирует ее к прес-
су, устанавливает и фиксирует излож-
ницу в рабочем положении, осуще-
ствляет вращение ее вокруг верти-
кальной оси и перемещение вдоль и
поперек продольной оси пресса. Из-
ложница помещается грузоподъем-
ным механизмом в зону действия ма-
нипулятора 4 и захватывается им.
После этого манипулятор, установ-
ленный на грузовой тележке 6, зах-
ватывает изложницу и перемещает ее
к прессу 7. Подвижный клин 2 пере-
мещается по направлению к излож-
нице, движение которой ограничи-
вается упором 3. В результате от из-
ложницы откалывается кусок стенки.
Манипулятор поворачивает изложни-
цу и подводит к упору другую ее стен-
ку. Подвижный клин вновь переме-
щается до упора в изложницу и отла-
мывает от нее кусок другой стенки.
Процесс повторяется несколько раз.
Оставшаяся неразломанной часть из-
ложницы транспортируется на разла-
мывание на копровую установку.
Рис. 2.22. Установка для разделки изложниц соосными клиньями (УРИСК):
1 — пресс ПО 138; 2 — подвижный клин; 3 — упор; 4 — манипулятор; 5 — каретка, 6 — грузо
вая тележка, 7 — траверса, 8 — механизм передвижения манипулятора
68
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Использование гидравлических
прессов для разделки чугунных из-
ложниц позволяет исключить тяже-
лый ручной труд и повысить произ-
водительность оборудования.
Для переработки крупных сталь-
ных и чугунных массивов использу-
ют взрывное дробление, основанное на
способности взрывчатых веществ
(ВВ) выделять большое количество
энергии, распространяющейся с ог-
ромной скоростью. Взрывное дробле-
ние применяется для разрушения
крупногабаритных высокопрочных
конструкций (мосты, здания, соору-
жения), массивного оборудования и
других изделий. Как правило, взрыв
используют для первичного разруше-
ния на фрагменты, которые затем
дробят на более мелкие куски други-
ми машинами (копрами, дробилка-
ми и др.). Этот способ требует специ-
альных навыков, так как использует
материалы и технологию повышен-
ной опасности.
При проведении взрывных работ
необходимы: тщательное соблюдение
технологии; правильный выбор и рас-
чет мощности зарядов; обеспечение
мер безопасности; правильное транс-
портирование и хранение ВВ.
Работы должны проводиться спе-
циально обученными людьми, име-
ющими документы на право ведения
взрывных работ.
При дроблении с помощью взры-
ва важнейшую роль играют природа
ВВ, мощность заряда, его форма и
расположение на взрываемой конст-
рукции, технология проведения взры-
ва. Для изготовления зарядов исполь-
зуют бризантные ВВ, такие, как три-
нитротолуол, тэн, гексоген, компо-
зиты на основе аммиачной селитры
и нитроглицерина.
При определении мощности заря-
да учитывают форму и размеры взры-
ваемой конструкции и прочность ма-
териала, из которого она изготовле-
на. В общем виде количество ВВ, не-
обходимое для взрывного дробления,
определяется произведением удельно-
го расхода ВВ, которое берется из
таблиц, на площадь поперечного се-
чения взрываемого изделия. Средний
удельный расход ВВ при дроблении ме-
таллолома 0,005 кг/см2 для чугуна и
0,025 кг/см2 для стали, однако он мо-
жет возрастать в несколько раз при раз-
делке особо сложных конструкций, на-
пример валков. Как правило, величи-
на заряда не превышает 40 кг. Следует
отметить, что определение оптималь-
ной мощности заряда требует больших
практических навыков, так как она
является функцией многих факторов.
Не последнюю роль при опреде-
лении мощности заряда играют его
форма и расположение на взрывае-
мой конструкции. Заряд может быть
вытянутым или компактным, нахо-
диться внутри изделия и на его по-
верхности. Энергия заряда, располо-
женного на поверхности изделия,
расходуется неэффективно. Вытяну-
тые заряды, у которых длина равна
пяти и более диаметрам, позволяют
осуществлять дробление наиболее
эффективно, так как. при такой фор-
ме заряда наиболее полно использу-
ется выделяющаяся энергия.
. Большое влияние на полноту ис-
пользования энергии взрыва оказы-
вает качество контакта между заря-
дом и поверхностью взрываемой кон-
струкции. Заполнение пустот между
зарядом и конструкцией различны-
ми инертными материалами способ-
ствует повышению эффективности
дробления взрывом.
69
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Рис. 2.23. Устройство взрывной ямы для подрыва изложниц в воде:
1 — основание и стены, 2 — деревянные балки; 3, 5, 6 — стальные плиты; 4 — болты; 7 — несущая
балка; 8 — крышка; 9 — водяной насос; 10 — труба для стока воды; 11 — измельчаемая ихюжница
Технология проведения взрыва
зависит от формы изделия, подлежа-
щего дроблению. Массивный лом,
например валки, взрывают шпуровы-
ми зарядами. Относительно тонко-
стенный лом (маховики, станины)
взрывают накладными зарядами.
Пустотелый лом (изложницы)
взрывают вложенными или подвес-
ными зарядами с использованием
воды (гидровзрыв). Этот процесс осу-
ществляется следующим образом. Из-
ложницу помещают внутри специаль-
ного металлического резервуара, ко-
торый заполняется водой. Таким об-
разом, вода находится не только внут-
ри изложницы, но и снаружи ее; при
этом вода в резервуаре служит упру-
гой средой, воспринимающей давле-
ние ударной волны. Это позволяет:
увеличить выход габаритных кусков
отходов; уменьшить расход взрывча-
тых веществ; снизить сейсмичность
процесса; устранить опасный разлет
кусков отходов.
Способ фрагментирования с при-
менением энергии взрыва в водной
70
среде используют также для перера-
ботки отходов с резко отличающи-
мися пластическими и прочностны-
ми свойствами компонентов, напри-
мер сростков металл—стекло.
Для дробления крупногабаритно-
го металлолома с помощью взрыва
используют взрывные ямы. В таких
конструкциях можно измельчать из-
делия массой 50 т и более.
На рис. 2.23 показана схема уст-
ройства взрывной ямы для подрыва
изложниц в воде.
Стены и основание 7 взрывной
ямы изготовлены из железобетона и
имеют толщину 0,8—1,4 м. Стальные
плиты (5, 5, 6), имеющие толщину
10—30 см, крепятся болтами 4. Га-
шение ударной волны осуществляет-
ся деревянными балками 2, вместо
которых можно применять резиновые
прокладки (резиновую крошку) или
песчаную засыпку. Для откачки воды
по трубе 10 предназначен насос 9.
Заряд подвешен в изложнице 11.
Важную роль играет съемная
крышка 8, так как, с одной сторо-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
мы, она должна легко сниматься или
отодвигаться, освобождая проем ямы
для загрузки металлоломом, а с дру-
гой — гасить ударную волну и выдер-
живать непосредственные удары раз-
летающихся продуктов дробления. Для
этого крышку делают составной из
нескольких секций, общая масса
крышки — до 550 т, и перемещается
она с помощью мостового крана,
грузоподъемность которого доходит
до 100 т.
Глубина ямы составляет 4—5 м,
длина доходит до 9, а ширина до
6 м, что позволяет довести внутрен-
ний объем ямы до 270 м3.
Способ измельчения металлолома
взрывом применяется достаточно ши-
роко, но связан с особо высокой опас-
ностью, и потому, организация таких
работ требует тщательного выполнения
мер безопасности. Расход взрывчатых
веществ, форма и размеры заряда, тех-
нология выполнения работ и меры бе-
зопасного их проведения детально опи-
саны в специальной литературе.
Термическое измельчение металло-
лома заключается в местном расплав-
лении кусков лома. Различные терми-
ческие методы измельчения делятся
на: газовую, плазменную, кислород-
но-дуговую резку, шпурение с помо-
щью кислородного копья.
Наибольшее распространение по-
лучила газовая резка, которая исполь-
зуется для разделки лома из нелеги-
рованных и низколегированных ста-
лей, имеющего толщину до 500 мм.
В частности, широко применяют га-
зовую резку для разделки автомоби-
лей, судов, вагонов, контейнеров,
рельсов и другого крупногабаритно-
го лома. Процесс газовой резки вклю-
чает три стадии: подогрев металла в
газовом пламени до температуры вос-
пламенения, окисление (сгорание)
металла в кислородной струе и выду-
вание кислородной струей жидких
продуктов из зоны резки.
Для разогрева металла ацетилено-
кислородное пламя направляют на
поверхность металла, а после разо-
грева до температуры 1150 °C через
мундштук горелки подают кислород,
в результате чего металл начинает ин-
тенсивно окисляться. Продукты хими-
ческой реакции окисления расплав-
ляются, а нижележащие слои метал-
ла нагреваются до температуры вос-
пламенения.
При больших толщинах металла
расход кислорода велик, так как он
необходим не только для окисления
металла, но и для выдувания продук-
тов горения и расплавленного металла
из разреза.
Газовую резку нельзя применять
для разделки изделий из высоколе-
гированных сталей, так как присут-
ствующие в их составе легирующие
элементы образуют в результате окис-
ления тугоплавкие оксиды, которые
нс поддаются плавлению при темпе-
ратурах, достигаемых при газовой
резке (около 1600,°C).
Представляет интерес мобильная
установка для газопламенной резки
металлов, разработанная в МГТУ
им. Н.Э. Баумана (терморезак ТР-3). Ус-
тановка работает на керосине, имеет
низкую массу (не более 1,7 кг) и спо-
собна разрезать отходы углеродных,
высоколегированных сталей, чугуна,
композитов, железобетона и других
материалов. Максимальная толщина
разрезаемых кусков металла составляет
для низкоуглеродистой стали 300 и для
броневой стали 250 мм.
Работа установки базируется на
сочетании кислородного способа рез-
71
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
ки горючих материалов и термоструй-
ного способа резки негорючих мате-
риалов. Разрушение разрезаемых ма-
териалов происходит вследствие ком-
плексного воздействия на них высо-
котемпературной химически актив-
ной струи продуктов сгорания высо-
кокалорийного топлива, вытекающей
из резака с большой скоростью. Ус-
тановка конструктивно проста и на-
дежна в работе.
В качестве плазмообразующего
газа используют смесь аргона с водо-
родом. Подбирая состав газа, можно
регулировать химическую активность
плазмы.
Важнейшей характеристикой плаз-
мы является ее энтальпия, т.е. коли-
чество тепловой энергии, содержа-
щейся в единице объема плазмы. Энер-
гия образующейся плазменной струи
складывается из энергии дуги и энер-
гии, накопленной плазмой.
Температура в ядре плазмы дос-
тигает 30 тыс. °C, что приводит к
мгновенному расширению газа, вы-
ходящего вследствие этого из мунд-
штука плазменного резака с очень
высокой скоростью.
К плазмотронам предъявляются
следующие основные требования: со-
здание плазмы с большой тепловой
энергией, длительная непрерывная
работа, надежность и простота кон-
струкции, стабильность параметров
плазменного потока и др.
Наибольшее распространение для
резки металлов получили однодуговые
плазмотроны, обладающие следующи-
ми преимуществами: высокой долго-
вечностью, возможностью создания
высокого давления газа и регулирова-
ния в широком диапазоне объема соз-
даваемой плазмы.
Важнейшими элементами конст-
рукции дугового плазмотрона явля-
ются электроды, разрядная камера,
система стабилизации дуги. Схема ус-
тановки для плазменной резки пока-
зана на рис. 2.24.
Рис. 2.24. Общий вид плазмотрона и схе-
ма процесса плазменной резки металла:
/ — катод; 2 — втулка; 3 — изоляторы;
4 — накидная гайка; 5 — кожух; 6 — сопло;
7 — источник питания; 8 — металл (анод)
72
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 2.25. Схема установки для шпурения кислородным копьем:
1 — копье; 2 — вентиль регулировки подачи кислорода; 3 — кислородный шланг; 4 — редук-
тор; 5 — кислородная установка
Вольфрамовый электрод 1 присо-
единен к отрицательному полюсу, а
кусок измельчаемого лома 8 — к по-
ложительному полюсу источника по-
стоянного тока 7. При приближении
резака к металлолому возникает элек-
трическая дуга, которая ионизирует
выходящий из сопла 6 газ, образуя
плазменную струю. Сопло предохра-
няется от расплавления потоком ох-
лаждающей воды, подаваемой в его
рубашку.
Ассортимент выпускаемых про-
мышленностью плазмотронов доста-
точно разнообразен благодаря различ-
гому конструктивному оформлению
IX элементов. Промышленные авто-
латизированные установки для плаз-
ленной резки металлов обеспечивают
жорость резки до 10 м/мин, работа-
ет при напряжении 350 В и силе тока
ю 1000 А. Ручные плазменные реза-
in могут резать металл со скоростью
’—4 м/мин, потребляют ток силой до
100 А при напряжении до 200 В.
Кислородно-дуговую резку приме-
1яют реже, но она также позволяет
измельчать лом из легированных ста-
(ей. Правда, толщина стенок такого
(Ома не должна превышать 80 мм. Для
оздания дуги используется постоян-
ю плавящаяся проволока, служащая
качестве отрицательного электро-
а, а положительным электродом яв-
яется металлолом.
Сущность процесса шпурения кис-
лородным копьем (рис. 2.25) состоит в
постоянном сжигании в кислородном
пламени стальной трубы, по которой
подается газ. Для создания кислород-
ного копья используют стальные тру-
бы с внутренним диаметром 3 и 6 мм.
2.2. Отходы цветной металлургии
Согласно химическому составу,
шлаки цветной металлургии могут
быть условно объединены в три груп-
пы. В одну из них можно объединить
шлаки никелевых заводов и опреде-
ленную часть шлаков медных заводов,
отличающихся малым содержанием
цветных металлов и железа. Извлече-
ние ценных компонентов из таких
шлаков экономически нецелесообраз-
но, поэтому наиболее приемлемым
путем их использования является пе-
реработка в строительные материалы
и изделия. Вторую группу составляют
медные шлаки, отличающиеся зна-
чительным содержанием железа, ма-
лым содержанием меди и присутстви-
ем до 5 % цинка и свинца. Такие шла-
ки целесообразно перерабатывать
лишь при комплексном извлечении
из них цинка, свинца и железа с од-
новременной утилизацией силикат-
ной части. Наконец, в третью группу
следует объединить оловянные и
свинцовые шлаки, а также некото-
рые медные шлаки, отличающиеся
73
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
значительным содержанием цинка,
свинца и олова, что делает экономи-
чески целесообразным их извлечение
из шлаков даже без комплексной пе-
реработки последних.
В табл. 2.11 по данным ВНИИР при-
ведены значения удельных показате-
лей отходов в цветной металлургии.
Особенности утилизации шлаков
цветной металлургии. Металлурги-
ческие шлаки, образующиеся при
выплавке цветных металлов, отлича-
ются по химическому составу и свой-
ствам. Объем их образования в десят-
ки раз превышает объем образова-
ния шлаков при производстве тако-
го же количества чугуна. Так, если
при выплавке 1 т чугуна образуется
до 1 т шлака, то при выплавке 1 т
меди и никеля образуется до 30 и до
150 т шлака на 1 т металла соответ-
ственно.
Ежегодно в цветной металлургии
образуется до 10 млн. т шлаков, уро-
вень использования которых не пре-
вышает 15 %. В значительной мере это
объясняется тем, что в шлаках цвет-
ной металлургии содержится ценное
металлургическое сырье и переработ-
ка их на строительные материалы
менее эффективна, чем потенциаль-
ное его извлечение. Поскольку раци-
ональная технология извлечения цен-
ных металлов из этих шлаков пока не
создана, значительная их часть вре-
менно сбрасывается в отвал на хра-
нение. Это относится, в частности, к
шлакам свинцового и медного про-
изводств, которые частично исполь-
зуются для изготовления медистого
чугуна и медноцинкового сплава.
В шлаках медной промышленнос-
ти содержится 0,3—1,1 % меди, око-
ло 5 % цинка, свинец, золото, сереб-
ро и другие ценные металлы.
74
Для переработки шлаков цветной
металлургии в строительные матери-
алы необходимо вначале извлечь из
них цветные и редкие металлы, т.е.
переработка шлаков цветной метал-
лургии должна быть комплексной и
производиться в три стадии:
— извлечение цветных металлов;
— извлечение железа;
— использование силикатного ос-
татка для производства строительных
материалов.
Шлаки медной промышленности,
содержащие менее 0,3 % меди, счи-
таются отвальными. Все остальные
шлаки идут на дополнительную пе-
реработку с целью извлечения меди
и других цветных металлов.
Конвертерные шлаки на всех ни-
келевых заводах подлежат дополни-
тельному обеднению, после чего ис-
пользуются для строительных целей.
Значительное обеднение шлаков
кислородно-факельной плавки пс
меди достигается использованием в
качестве восстановителя алюминий-
содержащих отсевов из алюминиевых
литейных шлаков и пиритного кон-
центрата. Переработка шлаков осу-
ществляется в электропечах, в ко-
торые заливается жидкий шлак и за-
гружается углеродистый восстанови-
тель в количестве 6—8 % от массь
шлака, кварцевый флюс и меднони
келевая руда.
Шлаки свинцовоцинкового про
изводства также дополнительно пе
рсрабатываются.
Восстановление цинксодержащи;
шлаков позволяет доизвлекать тяже
лые цветные металлы. В результат»
вельцевания (окислитсльно-восстано
вительного процесса) шлаков свин
цовой плавки доизвлекают цинк i
свинец. Отвальный клинкер можн<
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
использовать как сырье для производ-
ства стройматериалов.
Температура в разгрузочной час-
ти вельц-печи поддерживается в ин-
тервале 1150—1250 °C, на выходе га-
зов из печи 580—650 °C. При этом про-
цессе возгоняются в виде оксидов
цинк до 95 % и свинец до 92 %. Клин-
кер, составляющий 75—85 % от мас-
сы шлака, измельчается и подверга-
ется магнитной сепарации в несколь-
ко стадий. Магнитный концентрат ис-
пользуют в свинцовом производстве,
а немагнитную составляющую — для
получения строительных материалов
и асфальтобетонов.
Таблица 2.11
Значения удельных показателей отходов в цветной металлургии
№ п/п Технологический процесс или вид производства Наименование обра- зующихся отходов и попутных продуктов Значения удельных показателей
Добыча и обогащение руд цветных металлов
1 Добыча руд цветных металлов Породы вскрышные и вмещающие 80 % от перерабатываемой горной массы
2 Производство бокситового глинозема Шлам 1,1 т/т глинозема
3 Производство нефелинового глинозема Шлам 7,0 т/т глинозема
4 Производство алунитового глинозема Шлам 4,5 т/т глинозема
5 Обогащение руд цветных металлов Хвосты обогащения 60 % от массы получаемой руды (усредненный показа- тель /ыя оценки общей массы отходов при обогащении руд цветных металлов)
Металл урги ческое производст во
6 Шахтная плавка медных руд (содержа- ние меди в концентрации 1—2 %) Шлаки 50—100 т/т металла
7 Шахтная плавка окисленной никелевой руды (содержание никеля 0,8—1,2 %) Шлаки 100—200 т/т металла
8 Ртутное производство Огарки ртутного производства 0,75 т/т ртути
Пирометаллургические способы
извлечения цветных металлов из шла-
ков основаны на восстановлении ок-
сидов углем, коксом, карбидом каль-
ция, чугуном, природным газом и
другими материалами. При этом рас-
ходуется значительное количество
энергоресурсов, а аппаратурное офор-
мление процесса сложно и дорого, в
результате чего эти способы не всегда
эффективны.
Потсплофизическим и прочност-
ным свойствам, износостойкости,
кислотостойкости шлаки цветной
металлургии значительно превосходят
доменные шлаки. Из них получают те
же строительные материалы (песок,
щебень, цемент), что и из доменных
шлаков.
В литейном производстве метал-
лургических и машиностроительных
предприятий при изготовлении фор-
мованных литых металлических дета-
лей используют формовочную землю
для изготовления литейных форм и
стержней. При этом образуется горе-
75
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
лая земля, утилизация которой име-
ет важное экономическое значение.
Формовочная земля состоит на 90—
95 % из высококачественного кварце-
вого песка и небольших количеств
различных добавок: бентонита, мо-
лотого угля, едкого натра, жидкого
стекла, асбеста и др.
Регенерация горелой земли состо-
ит в удалении пыли, мелких фрак-
ций и глины, потерявшей связующие
свойства под воздействием расплав-
ленного металла, имеющего высокую
температуру. Существуют три спосо-
ба регенерации горелой земли: мок-
рый, сухой и электрокоронный.
При мокром способе регенерации
горелая земля поступает в систему
последовательных отстойников с про-
точной водой. При прохождении от-
стойников песок оседает на дне бас-
сейна, а мелкие фракции уносятся
водой. Песок затем просушивается и
возвращается в производство для из-
готовления литейных форм. Вода по-
ступает на фильтрацию и очистку и
также возвращается в производство.
Сухой способ регенерации горе-
лой земли состоит из двух последо-
вательных операций: отделения пес-
ка от связующих добавок; что дости-
гается продувкой воздуха в барабан с
землей, и удаления пыли и мелких
частиц путем отсоса их из барабана
вместе с воздухом. Выходящий из
барабана воздух, содержащий пыле-
видные частицы, очищается с помо-
щью фильтров.
Электрокоронный метод регене-
рации основан на пропускании горе-
лой земли через поле коронного раз-
ряда напряжением 100 кВ. При этом
мелкие частицы отделяются от пес-
ка, ионизируются и оседают на оса-
дительных электродах.
Помимо регенерации горелой зем-
ли возможно также ее использование
при изготовлении кирпичей. С этой
целью формующие элементы предва-
рительно разрушаются, и земля про-
пускается через магнитный сепаратор,
где от нее отделяются частицы метал-
ла. Очищенная от металлических вклю-
чений земля полностью заменяет квар-
цевый песок. Использование горелой
земли повышает степень спекания
кирпичной массы, так как в ней со-
держатся жидкие стекло и щелочь.
Особое место среди отходов цвет-
ной металлургии и машиностроитель-
ных отраслей занимают лом и отхо-
ды цветных металлов. Правильная
организация сбора и утилизации этих
отходов позволяет существенно сни-
зить экологическую нагрузку на при-
роду, так как при получении цвет-
ных металлов из рудных материалов
появляется огромное количество
вредных газовых выбросов и жидких
стоков, а также твердых отходов с
различными характеристиками.
2.2.1. Классификация
и характеристика лома
и отходов цветных металлов
Классификация. Лом и отходы
цветных металлов и сплавов класси-
фицируют по физическим признакам
на классы, по химическому составу —
на группы и марки, по показателям
качества — на сорта.
Лом и отходы цветных металлов
подразделяют на следующие классы:
— лом и кусковые отходы (класс А);
— стружка (класс Б);
— порошкообразные отходы воль-
фрама, кобальта, молибдена и их
сплавов, образующиеся в процессе
изготовления и обработки деталей
(класс В);
76
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
— отходы белой жести и лом лу-
женой тары (класс ЛК);
— лом и отходы свинцовых акку-
муляторов (класс АД);
— листовая обрезь титана и его
сплавов (класс 3);
— прочие отходы, к которым от-
носят отходы, не отвечающие по фи-
зическим признакам указанным выше
классам (класс Г).
Отходы ртути и ее соединений в
связи с особенностями их физичес-
кого состояния подразделяют на сле-
дующие классы:
— ртуть отработанная (класс Д);
— отходы ртутьсодержащие твер-
дые (класс Е);
— прочие отходы (класс Г).
, Лом и кусковые отходы, струж-
ку, порошкообразные отходы, отхо-
ды белой жести и лом луженой тары,
лом и отходы свинцовых аккумуля-
торов, а также листовую обрезь тита-
на и его сплавов подразделяют на
группы сплавов. Класс Г (прочие от-
ходы), за исключением вольфрама и
цинка, на группы сплавов не разде-
лен. Заготовка и поставка лома и от-
ходов по определенным группам
сплавов позволяют направлять их на
получение аналогичных, близких по
своему характеру, сплавов.
Количество групп различно в за-
висимости от вида металла. Каждая
первая группа представляет собой
лом и отходы чистого металла с не-
большим содержанием химически
связанных примесей. Например, по
ГОСТ 1639—93 группа 1 «Медь без по-
луды и пайки», «Алюминий чистый
(нелегированный)». В последующие
группы входят лом и отходы сплавов,
близкие по химическому составу. На-
пример, по ГОСТ 1639—93 группа II
«Сплавы алюминиевые деформируе-
мые с низким содержанием магния
(до 0,8 %)». Каждая последняя группа
представляет собой лом и отходы низ-
кокачественные. Во всех группах, за
исключением низкокачественных,
указаны марки сплавов и содержание
химических компонентов, характери-
зующих группы. Поставку отходов, не
соответствующих химическому соста-
ву указанных групп, производят по
маркам по соглашению поставщика
с потребителем.
Каждую группу подразделяют на
сорта. Сорт характеризует качествен-
ные признаки лома и отходов: содер-
жание металла, степень разделки,
габариты, засоренность, а также оп-
ределяет порядок поставки по мар-
кам или группам сплавов.
1-й сорт — наиболее качествен-
ные лом и отходы, не требующие
специальной подготовки для метал-
лургического передела. Они должны
иметь высокое содержание металла
(например, в алюминии и алюмини-
евых сплавах — не менее 96 %, в меди
и медных сплавах — не менее 97 %),
определенную массу и размеры. В сы-
рье 1-го сорта не допускается засо-
ренность другими металлами и спла-
вами. Лом и отходы 1-го сорта долж-
ны поставляться по маркам сплавов,
а поддающиеся пакетированию — в
пакетах или пучках.
2-й сорт — лом и отходы, состо-
ящие из сплавов одной группы или
марки, но с большей засоренностью,
чем в 1-м сорте (в алюминии и алю-
миниевых сплавах — не более 10 %).
3-й сорт — лом и отходы, постав-
ляемые по группам сплавов, имею-
щие приделки из черных металлов, с
большей засоренностью, чем во 2-м
сорте. Лом и отходы 3-го сорта не
могут быть непосредственно направ-
77
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
лены на переплав, их необходимо
подвергать первичной обработке.
К низкокачественным относят
лом и отходы, не отвечающие требо-
ваниям сортов основных групп, име-
ющие значительную засоренность
черными и цветными металлами,
смешанные, требующие разделки.
В ГОСТ 1639—93 указано, что при-
веденные требования распространя-
ются не только на перечисленные лом
и отходы, но и на другие, аналогич-
ные им по качеству.
Характеристика лома и отходов
цветных металлов и предъявляемые
к ним требования по качеству, фи-
зическим признакам, химическому
составу, габаритам, засоренности ус-
тановлены ГОСТ 1639—93 «Лом и от-
ходы цветных металлов и сплавов.
Общие технические условия».
Масса лома и кусковых отходов
цветных металлов и сплавов всех
групп должна быть не более 100 кг,
размеры — не более 600x600x1500 мм.
Размеры кусков низкокачественного
лома и отходов не должны превышать
1000x1000x2000 мм. Проволока, обрезь
труб, листов, лент, высечка из лис-
тов, фольга, тубы, проводники тока
должны поставляться в пакетах или
связках, при этом масса их не долж-
на превышать 150 кг для алюминия и
алюминиевых сплавов и 250 кг для
других металлов и сплавов. По согла-
шению между поставщиком и потре-
бителем допускается сдача лома и
отходов цветных металлов и сплавов,
превышающих указанные выше мас-
су и размеры.
Лом и отходы алюминия и алюми-
ниевых сплавов по ГОСТ 1639—93
разделены на три класса: лом и кус-
ковые отходы (класс А), стружку
(класс Б) и прочие отходы (класс Г).
78
Класс А в свою очередь подразделен
на 10 групп.
Группа I. Алюминий чистый (не-
легированный), содержание алюми-
ния — не менее 99 %, примесей —
не более 1 % (в том числе кремния —
0,5 %, железа — 0,5 %, цинка —
0,1 %, меди — 0,05 %); в группу вхо-
дят металлы марок: А999, А995, А99,
А97, А95, А85, А8, А7, А7Е, А6, А5,
А5Е, АО, АДО, АД1.
Группа II. Сплавы алюминиевые
деформируемые с низким содержа-
нием магния, не более, %: магния —
0,8, меди — 4,8, железа — 0,7, крем-
ния — 0,7, цинка — 0,3; в группу вхо-
дят сплавы марок: Д1, В65, Д18,
Д1П, АД31.
Группа III. Сплавы алюминиевые
деформируемые с повышенным со-
держанием магния, не.более, %: маг-
ния — 1,8, меди — 4,9, железа — 0,7,
кремния — 0,7, цинка — 0,3; в груп-
пу входят сплавы марок: Д12, Д16,
АМг1, Д16П.
Группа IV. Сплавы алюминиевые
литейные с низким содержанием
меди, не более, %: меди — 1,5, крем-
ния — 13,0, железа — 1,5, магния —
0,6, цинка — 0,5; в группу входят
сплавы марок: АЛ5, АЛ32, АЛ2, АЛ4,
АЛ4-1, АЛ 9, АЛ9-1, АЛ34 (ВАЛ5),
АК9 (АЛ4В), АК7 (АЛ9В), АЛ5-1.
Группа V. Сплавы алюминиевые
литейные с высоким содержанием
меди, не более, %: кремния — 8,0,
железа — 1,6, магния — 0,8, цинка —
0,6; в группу входят сплавы марок:
АЛЗ, АЛ6, АК5М2 (АЛЗВ), АК7М2
(АЛ 14В), АЛ7, АЛ 19, АК5М7 (АЛ 10В),
АЛЗЗ(ВАЛ1).
Группа VI. Сплавы алюминиевые
деформируемые с высоким содержа-
нием магния, не более, %: магния —
6,8, кремния — 0,8, железа — 0,5,
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
меди — 0,2, цинка — 0,2; в группу
входят сплавы марок: АМг2, АМгЗ,
АМг4, АМг5, АМг5п, АМгб.
Группа VII. Сплавы алюминиевые
литейные с высоким содержанием
магния, не более, %: магния — 13,
железа — 1,5, кремния — 1,3, меди —
0,3, цинка — 0,2; в группу входят
сплавы марок: ЛЛ8, AJI27, АЛ27-1,
АЛ 13, АЛ22, АЛ23, АЛ23-1, АЛ28.
Группа VIII. Сплавы алюминиевые
деформируемые с высоким содержа-
нием цинка, не более, %: цинка — 7,
магния — 2,8, меди — 2, железа —
0,7, кремния — 0,7; в группу входят
сплавы марок: В95, 1915 и 1925.
Группа IX. Сплавы алюминиевые
литейные с высоким содержанием
цинка, не более, %: цинка — 12, крем-
ния — 8, меди — 5, железа — 1,3, маг-
ния — 0,3; в группу входят сплавы ма-
рок: АЛ 11, АК4М4, АК4М2Ц6.
Группа X. Низкокачественные лом
и кусковые отходы алюминия и алю-
миниевых сплавов, не отвечающие
требованиям всех вышеуказанных
групп.
Группа I включает три сорта. Со-
держание, металла в 1, 2 и 3-м сортах
должно быть не менее 97, 90 и 85 %
соответственно. Группы II—V подраз-
делены на четыре сорта, причем 2-й
и 3-й сорта отражают требования как
к кусковым отходам (2-го и 3-го сор-
тов), так и к лому (2а и За сортов). Со-
держание металла в 1-м сорте — не
менее 96 %, во 2-м — не менее 93 (для
отходов) и 90 (для лома), в 3-м — не
менее 90 и 85, в 4-м — не менее 75 %.
Группы VI—IX имеют по три сорта,
2-й сорт содержит отдельно требова-
ния к кусковым отходам и лому, со-
держание металла в 1-м сорте — не
менее 96 %, во 2-м — не менее 90 и
85 % и в 3-м сорте — не менее 75 %.
Группа X включает два сорта, содер-
жание металла в 1-м сорте — не ме-
нее 70 %, во 2-м — не менее 50 %.
Классификация стружки алюми-
ния и алюминиевых сплавов по груп-
пам аналогична классификации лома
и кусковых отходов. В группы I—IX
входит стружка сыпучая трех сортов и
вьюнообразная пакетированная (4-й
сорт), металлургический выход дол-
жен быть, нс менее, %: для 1-го сор-
та — 90, для 2-го — 75, для 3-го —
70, для 4-го сорта — 85. В группу X
входит низкокачественная стружка
двух сортов, металлургический выход
1-го сорта не менее 50 %, 2-т — не
менее 40 %.
Прочие отходы алюминия и алю-
миниевых сплавов (съемы и шлаки)
подразделяют только по сортам в за-
висимости от металлургического вы-
хода, последний равен 80 % для 1-го
сорта и 40 и 30 % — соответственно
для 2-го и 3-го сортов. К прочим от-
ходам также относят алюминиевые
тубы, фольгу, мелкую стружку и алю-
миниево-наждачную пыль.
Лом и отходы меди и сплавы на
медной основе разделены натри клас-
са — А, Б и Г. Класс А (лом и куско-
вые отходы) подразделен на 13 групп.
Группа I. Медь без полуды и пай-
ки, содержание меди — не менее
99,5 %; в группу входит медь марок:
МО, Ml, М2, М3.
Группа II. Медь с полудой и пай-
кой, марки — МО, Ml, М2, М3, М4.
Группа III. Латуни двойные без
полуды и пайки, содержание меди —
не менее 60 %; в группу входят спла-
вы марок: Л96, Л90, Л85, Л70, Л68,
Л63, Л60.
Группа IV. Латуни оловянные, оло-
вянно-свинцовые, латуни двойные
паяные и луженые, в них должно со-
79
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
держаться, не более, %: свинца — 3,
олова — 2,5; в группу входят сплавы
марок: ЛО90-1, Л070-1 ЛО62-1, Л96,
Л90, Л85, Л80, Л70, Л68, Л63,
ЛМцОС58-2-2-2, ЛО60-1, Л ВОС.
Группа V. Латуни свинцовые, со-
держание свинца — не более 3,0%;
сплавы марок: ЛС63-3, ЛС74-3,
ЛС64-2, ЛС60-1, ЛС59-1, ЛС59-1В,
ЛЖС58-1-1, ЛС59-1Л, ЛС59-1ЛД.
Группа VI. Латуни кремнистые,
содержание кремния — не более
4,5 %, сплавы марок: ЛК80-3, ЛКС80-
3-3, ЛК80-ЗЛ.
Группа VII. Латуни марганцовис-
тые, содержание марганца — не бо-
лее 4,0 %, сплавы марок: ЛМц58-2Л,
ЛМцЖ55-3-1,ЛМц58-2,ЛМцС58-2-2,
ЛМцА57-3-1, ЛЖМц59-1-1.
Группа VIII. Латуни алюминие-
вые, содержание алюминия — не бо-
лее 7,0 %, сплавы марок: ЛА77-2,
ЛАЖ60-1-1, ЛАН59-3-2, ЛАНКМц75-
2-2, 5-0,5-0,5, ЛАЖМц66-6-3-3-2,
ЛА67-2,5, ЛАЖ60-1-1Л, ЛМцНЖАбО-
2-1-I-I.
Группа IX. Бронзы оловянные,
сплавы марок БрОФ8-0,3, БрОФ7-
0,2, БрОФ6,5-0,4, БрОФ6,5-0,15,
БрОФ4-0,25, БрОЦ4-3, БрОЦС4-4-
2,5, БрОЦС-4-4-4, БрОЦСНЗ-7-5-1,
БрОЦСЗ-12-5, БрОЦС5-5-5, БрОЦС4-
4-17, БрОЦСЗ,5-7-5.
Группа X. Бронзы безоловянные,
содержание в сплаве — не более 1,5 %
цинка и 0,25 % олова, сплавы марок:
БрА5, БрА7, БрАМц9-2, БрАМцЮ-2,
БрАЖ9-4, БрАЖМц 10-3-1,5,
БрАЖН10-4-4, БрКМцЗ-1, БрКНЬЗ,
БрМц5, БрМц9-2Л, БрАЖН10-4-4Л,
БрАЖ9-4Л, БрАЖС7-1,5-1,5,
БрАЖН 11-6-6.
Группа XI. Бронзы бериллиевые,
сплавы марок: БрБ2, БрНТ1,7,
БрБНТ1,9.
80
Группа XII. Бронзы свинцовые,
сплавы марок: БрС-30, БрСН60-2,5.
Группа XIII. Низкокачественные
лом и кусковые отходы низкокаче-
ственные, не отвечающие требовани-
ям всех вышеуказанных групп.
Группы I, III, IV, IX подразделе-
ны на четыре сорта в зависимости от
засоренности. Для 1-го сорта она не
должна превышать 3 %, для 2-го — 5
(в группе IX — 3 %), для 3-го — 10 (в
группе III — 8 %, группе IX — 5 %),
для 4-го — 15 %. Группы II, V—VIII,
X—XII разделены на три сорта. Для
1-го сорта засоренность не должна
превышать 3 %, для 2-го — 5 % и для
3-го — 10 %. Засоренность 1-го сорта
XIII группы — не более 20 %, 2-го —
не более 40 %, 3-й сорт должен со-
держать не менее 12 % меди.
Классификация стружки меди и
сплавов на медной основе по группам
аналогична классификации лома и кус-
ковых отходов. В I—XII группы входит
стружка сыпучая четырех сортов, 4-й
сорт включает пакетированную вьюно-
образную стружку. Группа XIII — струж-
ка низкокачественная двух сортов, не
отвечающая требованиям I—XII групп.
Прочие отходы меди и сплавов на
медной основе подразделяют по сор-
там. К 1-му сорту относят медьсодер-
жащие шлаки с содержанием меди не
менее 12 %, ко 2-му — шлаки, коз-
лы, печные выломки, сора, пропи-
ловку, медную и медно-графитовую
пыль с содержанием меди не менее
3 %, к 3-му — лом и отходы биме-
талла россыпью и в пакетах с содер-
жанием меди не менее 3 %.
Лом и отходы свинца и свинцовые
сплавы разделены на четыре класса,
кроме А, Б и Г, имеется класс АЛ —
лом и отходы свинцовых аккумуля-
торов.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Класс А (лом и кусковые отходы)
подразделен на четыре группы.
Группа I. Свинец чистый, марок:
С0000, С000, С00, СО, С1, С2, СЗ,
содержание металла в 1-м сорте — не
менее 97 %, во 2-м — нс менее 90 %.
Группа II. Свинец сурьмянистый,
марок: CCyl, ССу2, ССуЗ, ССу8,
CCylO, ССуМ, CCyMl, ССуМ2,
ССуМЗ, ССуМт, ССуМО, ССуЛ, УС,
ССу, а также типографские сплавы:
МШ1, МШ2, МШЗ, МГН, МСМ1,
MJIH1, содержание металла в 1-м сор-
те — не менее 95 %, во 2-м — не ме-
нее 93 и в 3-м — не менее 90 %.
Группа III. Баббиты кальциевые,
марок: БКА, БК2, БК2Ш, содержа-
ние металла в l-м сорте — не менее
95 %, во 2-м — не менее 85 %.
Группа IV. Низкокачественные
лом и кусковые отходы свинца и
свинцовых сплавов, не отвечающие
требованиям I—III групп, содержа-
ние металла — не менее 75 %.
Класс АЛ имеет две группы.
Группа I. Свинец аккумуляторный
пяти сортов, содержание металла —
не менее 90 % в 1-м сорте, 85 % — во
2-м, 75 % — в 3-м и 4-м сортах; к
5-му сорту отнесен аккумуляторный
шлам с содержанием свинца и сурь-
мы не менее 60 %.
Группа II. Свинец аккумуляторный
низкокачественный, не отвечающий
требованиям I группы, с содержани-
ем металла не менее 40 %. В 1-й сорт
входят свинцовые аккумуляторы, а во
2-й — аккумуляторы с медными пла-
стинами.
Классификация стружки свинца и
свинцовых сплавов по группам ана-
логична классификации лома и кус-
ковых отходов. В группу I включена
стружка свинца и кальциевых бабби-
тов (1-й сорт) и стружка свинцово-
сурьмянистых баббитов (2-й сорт) с
содержанием металла в обоих сортах
не менее 97 %; в группу II — струж-
ка, не отвечающая требованиям груп-
пы I, содержание металла — не ме-
нее 50 %.
Прочие отходы свинца и свинцо-
вых сплавов подразделены на два
сорта: 1-й сорт — шламы, съемы,
изгарь — должен содержать не менее
60 % металла; 2-й — шламы, глет,
паста, зола, тировые земли — не ме-
нее 10 % металла.
Л<>м и отхо |.ы цинка и циню»вых
сплавов разделены на три класса — А,
Б, Г. Класс А — лом и кусковые отхо-
ды — подразделен на три группы.
Группа I. Цинк чистый, марок:
ЦВОО, ЦВО, ЦВ1, ЦВ, ЦОА, ЦО,
Ц1, Ц2, ЦЗ.
Группа II. Сплавы цинковые, ма-
рок: ЦАМ4-1, ЦАМ4-1О, ЦАМ4-1в,
ЦАМ4о, ЦА4, ЦАМ10-5, ЦАМ9-1,5.
Группа III. Низкокачественные
лом и отходы, не отвечающие требо-
ваниям I и II групп.
Каждая группа подразделена на
два сорта, в группах I и II содержа-
ние металла в 1-м сорте — не менее
97 %, во 2-м — не менее 85 %, в III
группе — 60 и 45 % соответственно.
Классификация стружки цинка и
цинковых сплавов по группам анало-
гична классификации лома и куско-
вых отходов. Стружка I и II групп дол-
жна иметь содержание не менее 85 %
металла, III группы (низкокачествен-
ная) — не менее 65 %.
Прочие отходы цинка и цинковых
сплавов разделены на три группы.
Группа I. Изгарь цинковая и гарт-
цинк делятся на три сорта: 1-й сорт —
гартцинк с содержанием цинка не ме-
нее 90 %, 2-й — изгарь с содержани-
ем цинка не менее 65 %, 3-й сорт —
81
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
гартцинк и изгарь, не отвечающие
требованиям 1-го и 2-го сортов, с
содержанием цинка не менее 40 %.
Группа II. Изгарь цинково-свин-
цовая двух сортов, сумма цинка и
свинца в 1-м сорте — не менее 50 %,
во 2-м — не менее 40 %.
Группа III. Отходы различного
химического состава с содержанием
цинка не менее 20 %.
Лом и отходы никеля и никелевых
сплавов разделены на три класса —
А, Б и Г. Класс А — лом и кусковые
отходы — подразделен на пять групп.
Группа I. Никель чистый и по-
луфабрикатный, марок: Н-О, Н-1у,
Н-1, Н-2, Н-3, Н-4, НП1, НП2,
НПЗ, НП4, НПАН, НПА1, НПД2.
Группа II. Сплавы никелевые, ма-
рок: НКО2, НМц2,5, НМц5, НМцК2-
2-1, НХ9,5, НХ9.
Группа III. Сплавы медно-никеле-
вые, марок: МНМц43-0,5, МНМц40-
1,5, МНЖМц30-1-1, МНЖ5-1,
МН19, МН16, МНА13-3, МНА6-1,5,
МНМцЗ-12, МН06, МНМцАЖЗ-12-
0,3-0,3, НМЖМц28-2,5-1,5, МН95-5,
МНЖКТ5-1-0,2-0,2.
Группа IV. Нейзильбер, марок:
МНЦ15-20, МНЦС16-29-1,8.
Группа V. Низкокачественные лом
и отходы, не отвечающие требова-
ниям I—IV групп, содержание ме-
талла — не менее 25 %.
Группы I, II и III подразделены
на три сорта, содержание металла, не
менее: 98 % — в 1-м, 90 % — во 2-м,
80 % — в 3-м сорте. Четвертая группа
(лом и отходы нейзильбера) должна
содержать не менее 90 % металла.
Классификация стружки никеля и
никелевых сплавов по группам ана-
логична классификации лома и кус-
ковых отходов. Стружка I и III групп
подразделена на два сорта, содержа-
82
ние металла в 1-м сорте — не менее
97 %, а во 2-м — не менее 88 %.
Стружка группы IV должна содержать
металла не менее 88 %. Группа V (низ-
кокачественная стружка) имеет два
сорта (сорт 2 — нейзильбер), в кото-
рых содержание никеля, кобальта и
меди в сумме не менее 25 %.
Класс Г — прочие отходы никеля
и никелевых сплавов — подразделен
на три сорта: 1-й сорт — печные вы-
ломки, катодные крючки с наросшим
никелем, шлаки, содержание нике-
ля, кобальта и меди в сумме не ме-
нее 20%; 2-й, кроме указанных
выше, — шламы, соли, содержание
никеля и кобальтов в сумме нс менее
3 %; 3-й сорт — неразделанные же-
лезоникелевые аккумуляторы.
Лом и отходы титана и титановых
сплавов разделены на три класса — А,
Б и 3. Класс А — лом и кусковые от-
ходы — подразделен на три группы.
Группа I. Титан чистый (нелеги-
рованный).
Группа II. Сплавы титановые, ле-
гированные различными компонен-
тами, кроме олова.
Группа III. Сплавы титановые,
легированные оловом. Группы I—III
подразделены на три сорта.
Классификация стружки (класс Б)
и листовой обрези (класс 3) титана
и титановых сплавов аналогична
классификации лома и кусковых от-
ходов. I—III группы стружки подраз-
делены на два сорта, листовой об-
рези — на три.
Лом и отходы олова и оловянно-
свинцовых сплавов разделены на четыре
класса — А, АК, Б, Г. Класс А — лом
и кусковые отходы — подразделен на
три группы.
Группа I. Олово и оловянные спла-
вы, содержащие не более 3 % свин-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ца, марок: ОВЧ-ООО, 01 п.ч., 01, 02,
03, 04, Б88, Б83, Б83С; содержа-
ние олова в 1-м сорте — не менее
90 %, во 2-м — не менее 80 %.
Группа II. Сплавы оловянно-свин-
цовые, содержащие не менее 1,8 %
олова, марок: баббиты Б16, БН, БС6,
типографические сплавы: К2, Ш1,
П1, П2, ЛнГс, Ш2, ШЗ, Ми, ЛнГ,
Ст1, Ст2, Нт, У, К1, припои. Содер-
жание олова в 1-м сорте — не менее
60, во 2-м — не менее 30 и в 3-м сор-
те — не менее 1,8 %.
Группа III. Низкокачественные
лом и отходы, не отвечающие требо-
ваниям I—II групп, содержание в них
олова должно быть не менее 1,8 %.
Класс АК — отходы белой жести
и лом луженой тары — подразделен
на три группы: группа I (отходы бе-
лой жести) и группа II (лом луженой
тары) делятся на три сорта в зависи-
мости от содержания олова (не ме-
нее 3,1 и 0,4 %), 2-й и 3-й сорта в
свою очередь подразделены на лом и
кусковые отходы нелакированные и
лакированные; группа III. Отходы бе-
лой жести и лом луженой тары низ-
кокачественные, содержащие олово
не менее 0,3 % '.
Классификация стружки олова и
оловянно-свинцовых сплавов по
группам аналогична классификации
лома и кусковых отходов. В группе I
содержание олова — не менее 80 % и
в группе II — не менее 1,8 %, в груп-
пу III входит низкокачественная
стружка, не отвечающая требовани-
ям I—II групп, с содержанием олова
не менее 1,8 %.
. К прочим отходам олова и оло-
вянно-свинцовых сплавов относят
изгари, съемы, золы, порошки из
припоев, 1-й сорт должен содержать
не менее 70 %, 2-й — не менее 50 %
олова. В 3-й сорт, кроме указанных
отходов, входят шламы, скрап и шла-
ки, содержание олова в отходах — не
менее 1 %.
Лом и отходы вольфрама, вольф-
рамсодержащих химических соедине-
ний и сплавов вольфрама делят на че-
тыре класса — А, Б, В и Г. Класс А —
лом и кусковые отходы — подразде-
лен на две группы.
Группа I. Вольфрам металлический
двух сортов в зависимости от содер-
жания вольфрама — не менее 99 % и
90 % соответственно в 1-м и во 2-м
сортах.
Группа II. Сплавы на основе воль-
фрама трех сортов, содержание воль-
фрама — не менее 98 % в 1-м сорте,
90 % — во 2-м и 65 % — в 3-м сорте.
Классификация стружки, путаной
проволоки и мелкого лома по груп-
пам аналогична классификации лома
и кусковых отходов. Группы I—II де-
лятся на два сорта, содержание воль-
фрама в 1-м сорте должно быть не
менее 90 %, во 2-м — не менее 85 %.
Класс В — порошкообразные от-
ходы — подразделен на две группы.
Группа I. Вольфрам и его сплавы.
Содержание вольфрама — не менее
95, 85 и 50 % в 1, 2, 3-м сортах соот-
ветственно.
Группа II. Вольфрамсодержащие
химические соединения — паста,
порошок, сметки, высевки. Содержа-
ние вольфрама в 1-м сорте — не ме-
нее 75 %, во 2-м — не менее 65 %.
К классу Г относят прочие отхо-
ды, не отвечающие требованиям вы-
шеприведенных классов и групп. Этот
класс состоит из трех групп. В группу
1 входят разделанный лом. и отходы
с содержанием вольфрама не менее
20 % (1-й сорт); в группу II включе-
ны пылевидные отходы от заточки
83
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
инструмента, оснащенного твердыми
сплавами, содержащие в зависимос-
ти от сорта не менее 15,5 и 3 % вольф-
рама (1, 2 и 3-й сорта), в группу III —
лом шарошечных долот (1, 2, 3, 4-й
сорта).
Лом и отходы молибдена, молиб-
денсодержащих химических соедине-
ний и сплавов молибдена делят на че-
тыре класса — Л, Б, В и Г. Класс А —
лом и кусковые отходы — подразде-
лен на две группы.
Группа I. Молибден металличес-
кий двух сортов, содержание молиб-
дена в 1-м сорте — не менее 99 %, во
2-м — не менее 90 %.
Группа II. Сплавы на основе мо-
либдена двух сортов, содержание мо-
либдена в 1-м сорте — не менее 90 %,
во 2-м — не менее 50 %.
Классификация класса Б — струж-
ка и путаная проволока — по груп-
пам аналогична классификации клас-
са Л. В группы I—II входят указанные
отходы двух сортов, содержание мо-
либдена в 1-м сорте должно быть не
менее 90 %, во 2-м — не менее 50 %.
Класс В — порошкообразные от-
ходы — подразделен на две группы.
Группа I. Молибден и его сплавы
(порошок, сметки, высевки) двух
сортов, содержание молибдена — не
менее 95 % в 1-м и не менее 85 % во
2-м сорте.
Группа II. Молибденсодержащие
химические соединения — паста,
порошок, сметки, высевки — двух
сортов, содержание молибдена — не
менее 75 % в 1-м и не менее 65 % во
2-м сорте.
К классу Г — прочие отходы —
относят отходы, не отвечающие тре-
бованиям вышеприведенных классов
и групп, содержание в них молибде-
на должно быть не менее 20 %.
Лом и кусковые отходы кадмия со-
ставляют одну группу — кадмий чис-
тый (нелегированный) марок Кд-0,
Кд-1, Кд-2, Кд-00, Кд 000, Кд-ОА.
Лом и кусковые отходы подразделя-
ют на два сорта. К 1-му сорту относят
брак, обрезки и обсоски анодных
пластин, чушки и другие кадмиевые
куски, содержащие не менее 99 %
кадмия; ко 2-му — лом и отходы, не
отвечающие требованиям 1-го сорта,
и, кроме того съемы и сплески, ка-
тодные крючки, сетки, покрытые
кадмием. Содержание кадмия в ломе
и отходах 2-го сорта должно быть не
менее 5 %.
Лом и отходы кобальта, его соеди-
нений и сплавов разделяют на два
класса — А и В (без подразделения на
группы). Лом и кусковые отходы дол-
жны содержать не менее 0,5 % кобаль-
та, порошкообразные отходы от за-
точки режущего инструмента — не
менее 0,3 %.
Лом и отходы магния и магние-
вых сплавов подразделены на три
класса — А, Б и Г.
Класс А — лом и кусковые отхо-
ды — делят на 5 групп.
Группа I. Магний и магниево-алю-
миниевые сплавы. Марки сплавов,
входящие в группу: МЛ2, МЛЗ, МЛ4,
МЛ4п.ч., МЛ5, МЛ п.ч., МЛ5он,
МЛ6, MAI, МА2, МА2-1, МА2-1 п.ч.,
МА5. Группа состоит из двух сортов,
засоренность 1-го сорта — не более
2 %, 2-го — не более 15 %.
Группа II. Литийсодержащие маг-
ниевые сплавы. Засоренность 1-го
сорта — не более 2 %, 2-го — не бо-
лее 15 %.
Группа III. Магниевые сплавы и
магний, не входящие в I и II группы.
Марки: МЛ8 (МЛ 12-1), МЛ 15, МЛ9,
МА8, МА8 п.ч., МАП, МЛ 10, МЛН,
84
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
МЛ12, МА19 (ВМ65-1), МА15
(ВМД-3), МА17 (МДЗ-1), МА20. За-
соренность 1-го сорта — не более 2 %,
2-го — не более 15 %.
Группа IV. Магний и магниевые
сплавы, указанные в группах I и III,
но сдаваемые не по маркам, а по
группе. Засоренность 1-го сорта — не
более 15 %, 2-го — не более 40 %.
Группа V. Лом и кусковые отходы
магния и магниевых сплавов низко-
качественные, содержащие магний и
магниевые сплавы не менее 50 %.
Класс Б — стружка брикетирован-
ная, содержащая магния и магние-
вых сплавов не менее 50 %.
Класс Г — прочие отходы — шла-
ки (в слитках), содержащие магния
и магниевых сплавов не менее 50 %.
Отходы ртути и ее соединений раз-
делены на три класса — Д, Е и Г без
подразделения на группы. Класс Д —
ртуть отработанная — имеет два сор-
та, содержание ртути в 1-м сорте —
не менее 95 %, во 2-м — не менее
75 %. Класс Е — отходы ртутьсодер-
жащие твердые — также имеет два
сорта. К 1-му сорту относят отходы
фармацевтических и химических про-
изводств с содержанием ртути не
менее 30 %, ко 2-му — кусковые от-
ходы машиностроительного, электро-
технического и других производств с
содержанием ртути не менее 2 %.
Класс Г — прочие отходы: 1-й сорт —
шламы ртутьсодержащие, количество
ртути — не менее 0,5 %, 2-й сорт —
лампы, растворы и отходы, не отве-
чающие требованиям вышеуказанных
классов, содержание ртути — не ме-
нее 0,3 %.
Лом сложный подразделяют на
пять групп.
Группа I. Освинцованный кабель
и провода с медной жилой.
Группа II. Освинцованный кабель
и провода с алюминиевой жилой.
Группа III. Кабель с алюминиевой
оболочкой и медной жилой.
Группа IV. Пули свинцовые с
мельхиоровой или биметаллической
оболочкой.
Группа V. Кадмиево-никелевые
аккумуляторы.
В зависимости от разделки, рас-
сортировки и упаковки группы под-
разделяют на сорта.
Лом бытовой подразделяют на во-
семь групп.
Группа I. Алюминий и сплавы на
алюминиевой основе.
Группа II. Магний и сплавы на
магниевой основе.
Группа III. Медь и сплавы на мед-
ной основе (латуни, бронзы).
Группа IV. Никель и сплавы на
никелевой основе (мельхиор, ней-
зильбер).
Группа V. Олово, свинец и спла-
вы на их основе.
Группа VI. Цинк и сплавы на цин-
ковой основе.
Группа VII. Лом свинцовых акку-
муляторов от легковых автомобилей,
сдаваемых населением организаци-
ям автотехобслуживания, — нераз-
деланный.
Группа VIII. Лом алюминиевой
консервной тары.
Качество лома и отходов цветных
металлов определяет возможность их
использования взамен первичного
сырья для получения цветных метал-
лов. Наиболее эффективно использо-
вание лома и отходов на выпуск тех
марок сплавов, при обработке кото-
рых они образовались, в этом случае
сырье уже легировано необходимы-
ми компонентами, что снижает или
исключает применение лигатур. Ка-
85
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
чество вторичных сплавов после ра-
финирования не уступает первичным.
Повышение качества вторичного сы-
рья уменьшает затраты на его пере-
работку и улучшает качество получа-
емых из него сплавов.
Качество заготавливаемого лома и
отходов за последние 10—15 лет из-
менилось незначительно и может быть
охарактеризовано следующими пока-
зателями. Доля низкокачественного
сырья в общей заготовке лома и отхо-
дов меди, алюминия и их сплавов со-
ставляет 60—70 %, первых сортов —
8-12%.
Качество лома и отходов, постав-
ляемых потребителям предприятиями
«Вторцветмет», значительно выше в
результате первичной обработки сы-
рья. По имеющимся данным, во вто-
ричном медьсодержащем сырье
удельный вес низкокачественного
лома и отходов (XIII группа) снижа-
ется в 4—5 раз, в алюминийсодержа-
щем сырье удельный вес низкокаче-
ственного сырья (X группа) умень-
шается в 1,5—2 раза. Удельный вес
первых сортов алюминийсодержащего
и медьсодержащего сырья увеличи-
вается в 2 раза.
2,2,2, Источники образования лома
и отходов цветных металлов
Лом и отходы цветных металлов
образуются во всех отраслях народ-
ного хозяйства. Поставщиками лома
и отходов являются многочисленные
предприятия и организации практи-
чески всех отраслей промышленно-
сти. Общее число ломосдатчиков до-
стигает 130 тыс. Однако подавляю-
щее их число (~ 92 %) сдает незна-
чительное количество отходов (ме-
нее 10 т в год). Крупных ломосдатчи-
ков, у которых ежегодно образуется
86
свыше 200 т, насчитывается около
1500, они сдают 67 % лома и отхо-
дов. Наиболее крупные поставщики:
электротехническая промышлен-
ность, черная металлургия, автомо-
бильная и судостроительная про-
мышленность и сельскохозяйствен-
ное машиностроение. Эти отрасли
являются основными потребителями
цветного проката, сплавов и первич-
ных цветных металлов.
Наибольшее количество лома и
отходов алюминия образуется и, сле-
довательно, сдается следующими
министерствами (в процентах от об-
щей поставки лома и отходов алю-
миния):
автомобильной промышленнос-
ти — 8,2;
черной металлургии — 6,1;
сельскохозяйственного машино-
строения — 5,3;
электротехнической промышлен-
ности — 4,7.
Лом и отходы сплавов на мед-
ной основе поставляют в основном
предприятия Министерства элект-
ротехнической промышленности
(16,2 %), значительную долю сдают
предприятия автомобильной про-
мышленности — 7,2, черной метал-
лургии — 6,4, министерства: путей
сообщения — 4,9, цветной метал-
лургии — 3,9 и судостроительной
промышленности — 3,9 %.
Цинковые отходы и лом образу-
ются главным образом на предприя-
тиях черной металлургии (28,2 %),
цветной металлургии (14,7 %), авто-
мобильной (7,7 %) и электротехни-
ческой промышленности (3,7 %). Наи-
более крупными поставщиками вто-
ричного свинецсодержащего сырья
являются предприятия и организации
Министерства путей сообщения
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
(13,2 %) и электротехнической про-
мышленности (9,5 %).
Основными источниками образо-
вания отходов цветных металлов яв-
ляются следующие производства:
— металлов и сплавов (шлаки,
сплески, съемы, сора и пр.);
— проката (концы, обрезки, об-
дирочная стружка, опилки, окалина);
— фасонного литья (шлаки, лит-
ники, выпоры, сплески);
— кабельной продукции (концы
и обрезки проволоки, путанка);
— химической продукции (отра-
ботанные катализаторы, шламы);
— горячего и электролитического
покрытия металлов (изгарь, шламы);
— механической обработки полу-
фабрикатов (высечка, обрезь, струж-
ка, опилки);
— изготовления и ремонта твер-
досплавного инструмента (пылевид-
ные и кусковые отходы).
Источники образования аморти-
зационного лома:
— ликвидация основных средств
в промышленности, на транспорте,
в строительстве и сельском хозяйстве;
— капитальные и текущие ремон-
ты различных машин и конструкций;
— бытовой лом (предметы домаш-
него обихода).
Источники образования лома и от-
ходов алюминия. Отходы алюминия
образуются при производстве фасон-
ного литья, кабельных изделий, при
механической обработке проката и
литья. В товарных ресурсах вторично-
го алюминиевого сырья отходы со-
ставляют -70%, амортизационный
лом ~ 30 %.
Структура товарных ресурсов
алюминиевых отходов по источни-
кам образования в 1980 г. следую-
щая.
Источники образования %
Металлообработка — всего........88,9
В том числе:
литье..................... 33,4
прокат.................... 54,7
кабельные изделия............0,8
Производство фасонного
литья...........................8,5
Производство кабельной
продукции.......................2,6
Всего ........................100,0
При производстве фасонного ли-
тья получают товарные отходы в виде
шлаков, в которые переходит около
50 кг металла от каждой тонны год-
ных отливок. Такой относительно
высокий выход металла в шлак свя-
зан главным образом с низким уров-
нем технологии плавки металла в
многочисленных мелких литейных
цехах. Повышение концентрации про-
изводства создает условия улучшения
качества подготовки шихты, внедре-
ния прогрессивных технологических
процессов плавки, что позволяет су-
щественно сократить выход металла
в шлак.
Производство кабельной продук-
ции характеризуется высокой степе-
нью перехода металла в готовые из-
делия: дальнейшее расширение вы-
пуска катанки на заводах цветной
металлургии и кабельной промыш-
ленности позволит сократить выход
отходов, образующихся в настоящее
время при прокате вайербарсов.
Средний выход отходов металло-
обработки зависит от выхода отходов
в отдельных отраслях промышленно-
сти и от удельного веса различных
видов полуфабрикатов в общем объе-
ме потребления. Коэффициент выхо-
да отходов (отношение массы отхо-
дов к массе готовой продукции) при
обработке алюминиевых полуфабри-
катов составил в 1980 г.:
87
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Прокат.......................0,227
Литье .......................0,195
Кабельная продукция..........0,008
Средний коэффициент
выхода отхода................0,173
На основании данных выпуска
алюминиевых полуфабрикатов по
видам и коэффициентов выхода от-
ходов могут быть рассчитаны товар-
ные ресурсы отходов алюминия на
перспективный период.
Расчет ресурсов амортизационно-
го лома по алюминию выполняют,
исходя из объема металлофонда, ко-
торый определяют суммированием
ежегодных металлоинвестиций за вы-
четом амортизации, потерь металла от
коррозии, истирания и неполноты сбо-
ра амортизационного лома. Расчет об-
разования амортизационного лома по
отдельным его видам выполняют, ис-
ходя из металлоинвестиций на выпуск
данного изделия и срока его службы.
Источник образования медьсодер-
жащих отходов и лома. В товарных
ресурсах вторичного медьсодержаще-
го сырья удельный вес амортизаци-
онного лома составлял ~ 40 %, отхо-
ды производства ~ 60 %.
Товарные ресурсы медьсодержа-
щего лома и отходов представлены
медью латунью, бронзой, удельный
вес которых в заготовке соответ-
ственно равен 34, 42, 24 %. Средне-
сложившееся содержание меди в ла-
тунном сырье - 65 %, бронзовом
~ 85 %. Это обусловливает необходи-
мость осуществлять планирование и
учет заготовки не только по количе-
ству сырья, но и по количеству меди
в сырье.
Товарные ресурсы отходов меди
складываются из отходов металлур-
гии и металлообработки. Металлургия
включает производство проката,
88
сплавов, фасонного литья, кабельных
изделий, металлообработка — меха-
ническую обработку проката, литья
и кабельных изделий.
Структура товарных медьсодержа-
щих отходов по источникам образо-
вания следующая.
Источники образования %
Металлургическое производство
Кабельные изделия............16,1
Прокат............'...........3,9
Литье.........................3,7
Литейные сплавы...............1,8
Итого........................25,5
Металлообработка
Литье...................... 25,5
В том числе:
бронзовое.................21,1
латунное...................4,1
медное.....................0,3
Прокат.......................46,0
В том числе:
латунный..................26,1
медный....................16,5
бронзовый..................3,4
Кабельные изделия..............30
Итого........................74,5
Всего.......................100,0
Структура ресурсов по физичес-
кому виду отходов.
Виды отходов %
Медь
Провод.......................41,5
Стружка.......................26,1
Шлак.........................17,5
Кусковые отходы.............14,9
Латунь
Стружка......................58,7
Кусковые отходы..............41,3
Бронза
Стружка..................... 85,7
Кусковые отходы..............14,3
Выход товарных медьсодержащих
отходов по основным направлени-
ям потребления меди и сплавов за
1980 г.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Медь
Потребление проката............21,0
Потребление литья...............9,4
Производство кабельных изделий..8,0
Производство литья и сплавов....5,0
Производство проката............2,0
Потребление кабельных изделий...1,6
Латунь
Потребление проката............32,0
Потребление литья..............15,6
Бронза
Потребление проката............42,0
Потребление литья..............32,6
Товарные ресурсы амортизацион-
ного медного лома по отдельным ви-
дам изделий определяют путем уста-
новления ежегодных металлоинвести-
ций на производство данного изделия
и среднего срока службы изделия с
учетом потерь амортизационного лома.
Общую заготовку амортизационного
лома рассчитывают, исходя из объе-
ма металлофонда, который определя-
ют суммированием ежегодных метал-
лоинвестиций за вычетом амортиза-
ции и неполноты сбора.
Источники образования свинецсо-
держащих отходов и лома. Удельный
вес амортизационного лома в свинец-
содержащем (вторичном) сырье со-
ставляет около 80 %. Амортизацион-
ным ломом являются вышедшие из
эксплуатации свинцовые аккумулято-
ры, кабельные изделия, трубы, лис-
ты, штампы, а также баббитовый вы-
плав, образующийся при ремонте
подшипников скольжения. Отходы
свинца представляют собой изгарь,
стружку, сплески, съемы, шлаки,
шламы, золу, пасту, высечку, обрезь,
образующиеся при использовании
свинца, баббитов, припоев, свинцо-
вого проката, при производстве ак-
кумуляторов, кабельных изделий,
баббита, типографских сплавов.
В настоящее время 70 % общей за-
готовки вторичного .свинецсодержа-
щего сырья составляет лом аккуму-
ляторов.
Ресурсы лома аккумуляторного
свинца определяют исходя из расхо-
да аккумуляторов на ремонтно-эксп-
луатационные нужды и данных о спи-
сании автотракторной техники, на
которые используются свинцовые
аккумуляторы. При этом необходимо
пользоваться данными о содержании
свинца в отработанных аккумулято-
рах, изложенных в Инструкции о
порядке сбора и сдачи отработанных
и свинцовых батарей, утвержденной
Госпланом СССР и Госснабом СССР
31.12.81 №280/120.
Для расчета общих ресурсов ак-
кумуляторного лома также необходи-
мо знать период амортизации различ-
ных видов аккумуляторов. По данным
НИИСТа, срок службы аккумулято-
ров, определенный на основе стати-
стических исследований и испыта-
ний батарей серийного производ-
ства, составляет: грузовых автомоби-
лей — 27 месяцев при пробеге не бо-
лее 100 тыс. км; легковых индивиду-
альных — 48 месяцев, легковых ведом-
ственных и малотоннажных автомоби-
лей — 26 месяцев при пробеге нс бо-
лее 140 тыс. км; автобусов — 22 меся-
ца при пробеге не более 120 тыс. км;
тракторов — 27 месяцев при наработ-
ке не более 3000 моточасов, комбай-
нов — 30 месяцев или 3 сезона. В се-
верных районах страны срок службы
на 20 % ниже, чем в приведенных
выше данных.
Фактический срок службы стацио-
нарных аккумуляторов составляет 10—
15 лет, радионакальных и радиоанод-
ных — 3—5, вагонных и тяговых — 2,
аккумуляторов больших типов — 3 года.
89
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Ресурсы свинца в ломе кабельной
продукции определяют, исходя из
количества кабеля, выделенного на
производственно-эксплуатационные
нужды и строительство, содержания
свинца и в нем, срока службы и воз-
можного возврата. Союзглавкабель рас-
пределял продукцию потребителям в
километрах, расход свинца на произ-
водство оболочек кабеля колеблется
от 190 до 3340 кг на 1 км. Средний
срок службы кабелей и проводов в
свинцовой оболочке — не менее 25 лет.
Неразделанный кабель учитывают как
сложный лом, заготовка свинца в
сложном ломе не превышает 10 % рас-
хода свинца на производство кабель-
ных оболочек с учетом срока аморти-
зации. На переработку возвращается
кабель, заложенный в магистральных
траншеях, частично он извлекается из
шахт и практически не извлекается
кабель, проложенный в земле.
При замене деталей, труб, лис-
тов и прочих изделий, вышедших из
эксплуатации по истечении срока
службы, образуется лом свинца. Ко-
эффициент возврата металла, рабо-
тающего в агрессивных средах, при-
нимают по фактически сложившему-
ся образованию лома в 1980 г. (~ 50 %
потребления свинцового проката на
эти цели).
Общая сдача лома баббита в 1980 г.
составила 8 % потребления «нового»
баббита. При плавке баббита образу-
ются отходы в виде изгари, сплесков,
шлака, остатков металла в тиглях,
общее количество указанных отходов
составляет 14 % количества переплав-
ляемого металла. После заливки под-
шипников они подлежат расточке,
при которой образуется стружка. Вы-
ход стружки составляет около 40 %
веса баббитовой заливки. Часть струж-
90
ки после прессования используется
как добавка в шихту, остальная —
сдается Вторцветмету. Выход струж-
ки в 1980 г. составил 31,3 % потреб-
ления «нового» баббита, баббитовой
изгари — 21,2 %.
Выход свинца в лом и отходы в
различных производствах в 1980 г.
Патентирование
и термообработка...............50,0
Тяжелого и энергетического
оборудования....................6,8
Этиловой жидкости...............6,4
Припоев.........................3,0
Аккумуляторов...................5,0
Типографских сплавов...........10,0
Баббитов........................1,0
Бездорновых рукавов............80,0
При использовании баббита
в отраслях промышленности:
электротехнической.........22,6
тяжелом и энергетическом
машиностроении..............17,0
рыбном хозяйстве...........15,9
судостроении, судоремонте...15,7
химическом и нефтяном
машиностроении..............11,6
автомобилестроении.........10,9
станкоинструментальной
промышленности..............3,0
При использовании припоев
в отраслях промышленности:
легкой.................... 47,8
тракторосельхоз-
машиностроении..............12,0
.. электротехнической.........11,0
химическом, нефтяном
машиностроении...............2,5
автомобильной
промышленности...............3,0
радиопромышленности.........0,9
производстве товаров
народного потребления........0,9
При заливке железнодорожных
вагонных подшипников
баббитом БК и механической
обработке вкладышей:
стружка.........................31
изгарь..........................21
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Влияние отдельных факторов на
образование отходов
Металлообработка. Выход отхо-
дов зависит от выхода металла в год-
ную продукцию и величины безвоз-
вратных потерь. Выход металла в год-
ную продукцию определяется сор-
таментом потребляемых полуфабри-
катов. В целом по народному хозяй-
ству выход годной продукции для
каждого вида полуфабрикатов явля-
ется величиной достаточно посто-
янной в течение длительного вре-
мени (10—20 лет), следовательно,
средневзвешенный коэффициент
выхода отходов будет зависеть глав-
ным образом от изменений в сор-
таменте потребляемых полуфабри-
катов.
Производство фасонного литья.
Выход отдельных отходов зависит от
методов литья и ассортимента вы-
пускаемых отливок. Внедрение про-
грессивных методов литья, таких,
как литье под давлением, кокиль-
ное литье и т.д., снижает выход от-
ходов по сравнению с литьем в зем-
ляные формы и выход отходов при
производстве крупных отливок по
сравнению с мелкими, так как доля
выпаров и прибыльной части у них
ниже. Соответственно ниже выход
отходов при обработке крупных фа-
сонных отливок по сравнению с
мелкими.
Производство проката, Выход от-
ходов зависит от сортамента. Так,
выход отходов при выпуске труб и
профиля выше, чем при выпуске ли-
ста и прутка. Внедрение новых техно-
логических процессов снижает выход
отходов. Например, применение бес-
кристаллизаторной отливки слитков
дает возможность получать гладкую
поверхность, не требующую фрезеров-
ки, внедрение ультрадефектоскопии
устраняет операцию вырезки темпле-
тов. В целом по прокатному производ-
ству выход отходов в 1980 г. сократил-
ся в сравнении с 1975 г. на 1 %.
Кабельное производство. Выход
отходов зависит от вида полуфабри-
ката (катанка, вайербарсы), качества
металла, поступающего на переработ-
ку, и технического уровня предпри-
ятий. Увеличение выпуска катанки и
совершенствование технологии про-
изводства кабеля сокращают выход
отходов.
Амортизационный лом. Образова-
ние амортизационного лома опреде-
ляется объемом металлического фон-
да, средней продолжительностью
службы металла в основных и обо-
ротных фондах, величиной потерь
металла от истирания и коррозии.
Большое влияние на уровень ломо-
образования оказывает также отрас-
левая структура потребления, сдви-
ги в ассортименте выпускаемой про-
дукции, концентрация, специализа-
ция и кооперирование производства.
Увеличение потребления цветных
металлов, в частности алюминия, в
строительстве, удлинение срока
службы металлоконструкций за счет
защитных покрытий снижают выход
амортизационного лома. Ускорение
темпов технического прогресса в на-
родном хозяйстве, усиливающих мо-
ральный износ оборудования, уве-
личивает выход этого вида аморти-
зационного лома.
2.2.3. Определение объемов
образования лома
и отходов цветных металлов
Образующиеся в народном хозяй-
стве лом и отходы металлов подраз-
деляют на оборотные, перерабатыва-
91
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
емые в местах образования, и товар-
ные, направляемые для переработки
на другие предприятия. Максималь-
ное вовлечение в переработку лома и
отходов в местах образования явля-
ется основным направлением их ра-
ционального использования. Однако
объемы переработки в местах обра-
зования ограничиваются технически-
ми и технологическими возможнос-
тями использования лома и отходов.
Неполное использование лома и от-
ходов в местах образования обуслов-
ливает наличие товарных ресурсов,
которые составляют около 30 % об-
щих ресурсов отходов и лома цвет-
ных металлов.
Использование отходов и лома в
местах образования учитывают в нор-
мах расхода цветных металлов на ос-
новное производство и ремонтные
нужды и отражают в планах матери-
ально-технического снабжения соот-
ветствующих отраслей народного хо-
зяйства. Поскольку планирование ис-
пользования лома и отходов в местах
образования взамен первичных метал-
лов является составной частью пла-
нирования использования материаль-
ных ресурсов в соответствующих от-
раслях промышленности, то в этой
главе даны методические основы оп-
ределения объемов образования и нор-
мирования выхода товарных ресурсов
лома и отходов цветных металлов.
Определение объемов образования
товарных ресурсов осуществляют на
разных стадиях планирования (теку-
щее, перспективное прогнозирова-
ние) для всех уровней (предприя-
тие, отрасль, народное хозяйство).
Прогнозирование объемов образова-
ния лома и отходов цветных метал-
лов для всех уровней планирования
выполняют исходя из намечаемых
92
темпов изменения потребления
цветных металлов или методом экс-
пертных оценок.
Для оценки объемов образования
по народному хозяйству в целом мо-
жет быть использован корреляцион-
ный метод, с помощью которого за
ряд лет устанавливают зависимость
между объемом потребления метал-
ла и образованием отходов, объемом
металлофонда (он характеризует на
определенный период объем цветных
металлов, содержащихся в производ-
ственных фондах и предметах потреб-
ления) и возвратом лома. Линия рег-
рессии для этих показателей близка
к прямой и описывается уравнени-
ем типа
у = ах+Ь, (2.1)
где у — расчетная величина товарных
отходов или лома, т;
х — объем потребления цветных
металлов при расчете образования
отходов и металлофонд при расчете
возврата лома, т;
а, Ь — коэффициенты регрессии.
На стадии текущего планирова-
ния на год и перспективного на пя-
тилетний период для уровней «пред-
приятие» и «отрасль» применяют ба-
лансовый метод, соизмеряющий
объем потребления цветных метал-
лов и объем образования товарных
лома и отходов. В общем виде обра-
зование товарных лома и отходов нг
стадии текущего и перспективногс
планирования может быть опреде-
лено на основе следующей’ зависи-
мости:
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
где П, — планируемая потребность
предприятия, отрасли в цветных ме-
таллах и содержащих их материалах, т;
С. — содержание цветных метал-
лов в потребляемых материалах, %;
Kj — выход отходов, доли едини-
цы;
i — число потребляемых материа-
лов, содержащих металл, ресурсы ко-
торого определяются, i = 1, 2, л;
Mj — планируемая потребность в
металле и содержащих его материа-
лах на капитальный и текущий ре-
монты оборудования предприятия,
отрасли, т;
Cj — содержание металла в мате-
риалах, предназначенных для ремон-
тных нужд, %;
Ки — коэффициент использования
металлсодержащих материалов при
выполнении ремонтных работ, доли
единицы;
Кп — потери цветных металлов в
процессе эксплуатации основных
средств, доли единицы;
j — число потребляемых металлсо-
держащих материалов на ремонтные
нужды, j = 1, 2, ..., т\
Pt — количество металла в ликви-
дируемых основных и оборотных
средствах, т;
I — число ликвидируемых состав-
ляющих основных и оборотных
средств, I = 1, 2, у.
Потребность в цветных металлах
(П., Мр отражают в планах матери-
ально-технического снабжения пред-
приятий и отраслей, Pt рассчитыва-
ют на основании данных о намечае-
мой в течение планируемого перио-
да ликвидации основных и оборот-
ных средств, содержания в них ме-
талла и безвозвратных потерь в пе-
риод эксплуатации. Содержание ме-
талла (Q в потребляемых материа-
лах учитывают для вольфрама, кад-
мия, кобальта, молибдена, ртути.
Для алюминия, магния, меди, ни-
келя, олова, свинца, титана, цинка
и их сплавов в расчет принимают
массу нетто, т.е. сумму элементов,
являющихся компонентами или хи-
мическими примесями металла
(сплава).
Нормирование ломообразования
начинают с отдельных предприятий-
ломосдатчиков. Норматив выхода от-
ходов — составная часть нормы рас-
хода цветных металлов, величину его
определяют предприятия и отрасле-
вые научно-исследовательские орга-
низации, а утверждают руководящие
органы соответствующих отраслей
промышленности.
Норматив выхода отходов опреде-
ляют по всем процессам производ-
ства, на которых используют цветные
металлы, в соответствии с планиру-
емым уровнем техники, технологии,
организации производства, он явля-
ется предельно допустимым показа-
телем выхода отходов.
При использовании цветных ме-
таллов в таких процессах, как нане-
сение защитных покрытий, пайка,
изготовление химических соедине-
ний, норматив выхода отходов опре-
деляют по формуле
п
г " (2.3)
где Н — норма расхода цветных ме-
таллов на операцию, изделие, т;
<7/гов— количество металла в отхо-
дах z-ro вида, т;
z — количество видов отходов, со-
держащих металл, / = 1, 2, .., п.
* Норматив выхода отходов в метал-
лообработке (К*) определяют на ос-
93
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
нове коэффициента использования
металла (^им), показывающего сте-
пень перехода металла в готовое из-
делие из полуфабрикатов:
=(1-ЛГим)(1-ЛГв"„)-ЛГ^, (2-4)
где К*п — коэффициент безвозврат-
ных потерь отходов, образовавшихся
в металлообработке;
— коэффициент выхода обо-
ротных отходов.
Нормативы выхода отходов дол-
жны учитывать специфические ус-
ловия производства и особенности
технологических процессов пред-
приятий — потребителей цветных
металлов. Нормативы выхода отхо-
дов на предприятиях определяют
расчетным, опытным и статистичес-
ким методами. Наиболее прогрессив-
ным является расчетный метод, зак-
лючающийся в определении техни-
чески и экономически обоснован-
ных нормативов образования отхо-
дов на основе анализа технологичес-
ких, технических, организационных
условий использования цветных ме-
таллов.
Опытный метод состоит в опре-
делении коэффициента выхода отхо-
дов путем постановки эксперимента
и применяется в тех случаях, когда
не представляется возможным ис-
пользовать расчетный метод.
Статистический метод заключает-
ся в определении коэффициентов
выхода отходов на основе показате-
лей расхода цветных металлов и об-
разования отходов, принимаемых по
отчетным данным. По статистическо-
му ряду, построенному на основе дан-
ных о коэффициентах выхода товар-
ных отходов за ряд лет, определяют
среднее арифметическое значение
коэффициента (^во):
94
Л
где Kw — коэффициент выхода отхо-
дов в соответствующий год, доли еди-
ницы;
п — число лет, принятых в расчет.
Для отраслевого уровня определе-
ния объема товарных ресурсов необ-
ходимы усредненные нормативы вы-
хода отходов по основным направле-
ниям потребления цветных металлов
ведомствами и министерствами. Усред-
ненные нормативы выхода отходов
определяют на основе индивидуальных
нормативов предприятий по группам
однотипных изделий или по аналогич-
ным технологическим процессам:
п
2Ж-п,
^=2=4--------, (2.6)
Еп,
/=|
где К. — норматив выхода отходов по
видам продукции или технологичес-
ким процессам, доли единицы;
Пу — планируемая потребность в
цветных металлах и содержащих их
материалах по видам продукции или
технологическим процессам по пред-
приятиям, т;
п — число однотипных изделий
или аналогичных операций, объеди-
ненных в группу.
На основе усредненных нормати-
вов по группам изделий определяют
агрегированные нормативы образова-
ния отходов по направлениям потреб-
ления цветных металлов внутри от-
расли:
К‘= (27)
/=1
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
где К, р — усредненный норматив от-
ходов по соответствующей классифи-
кационной группировке продукции
или технологическим операциям,
доли единицы;
Пу — планируемая потребность в
цветных металлах и содержащих их
материалах на изготовление опреде-
ленной группы изделий или выпол-
нение технологических операций, т;
т — число видов продукции, тех-
нологических операций по соответ-
ствующему направлению потребления
цветных металлов внутри отрасли.
При переходе на более высокий
уровень планирования (от предприя-
тия к министерству и далее) на вели-
чине нормативов выхода отходов ска-
зываются такие факторы, как номен-
клатура и ассортимент выпускаемых
изделий, структура потребления цвет-
ных металлов в отраслевом разрезе и
т.д. Чтобы избежать искажающего вли-
яния этих факторов или свести их к
минимуму, необходимо из всего мно-
гообразия сфер потребления цветных
металлов выделить только те, в кото-
рых образуются товарные отходы.
Нормативы выхода отходов не яв-
ляются стабильными, по мере разви-
тия техники, совершенствования тех-
нологии и организации производства
они должны пересматриваться. По-
скольку нормативы выхода отходов
являются составной частью норм рас-
хода цветных металлов, то пересмотр
их должен осуществляться одновремен-
но с пересмотром норм расхода цвет-
ных металлов на основное производ-
ство и ремонтные нужды в соответству-
ющих отраслях промышленности.
Нормирование расхода лома и от-
ходов. Значительную часть лома и от-
ходов цветных металлов используют
для изготовления сплавов. Лом и от-
ходы перерабатывают на сплавы с
добавкой первичных металлов и ли-
гатуры, необходимых для доведения
сплава до определенного химическо-
го состава. В общем случае норма рас-
хода сырья представляет максималь-
но допустимое количество его на 1 т
продукции с учетом планируемых
организационно-технических условий
производства. Это определение спра-
ведливо и для производства цветных
металлов из лома и отходов. Норма
расхода сырья (Нс) при производстве
вторичных сплавов складывается из
нормы расхода лома и отходов (HJ
и нормы расхода первичных метал-
лов и лигатуры (Нкс,):
нс = н„ + Н„. (2.8)
Улучшение качества лома и отхо-
дов, приближение их состава к со-
ставу сплава должны приводить к уве-
личению нормы расхода лома и от-
ходов. При этом будет повышаться
экономическая эффективность метал-
лургического производства. В пределе
при выпуске сплавов полностью из
лома и отходов Нс = Нло.
Однако в настоящее время в ряде
случаев в целях повышения качества
сплавов представляется целесообраз-
ным несколько увеличивать нормы
использования первичных металлов
за счет сокращения использования
лома и отходов цветных металлов.
Такие высоколегированные первич-
ными металлами вторичные сплавы
являются полноценными замените-
лями первичных, что дает возмож-
ность получить экономию первичных
металлов в народном хозяйстве стра-
ны в целом.
Норма расхода сырья при произ-
водстве вторичных сплавов, в том
числе и нормы расхода лома и отхо-
95
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной метал lypeuu
дов, первичного металла и лигатуры,
зависит от извлечения металла в го-
товую продукцию:
где Л — масса лома, кг;
О — масса отходов, кг;
М — масса первичных металлов, кг;
Ли — масса лигатуры, кг;
в — извлечение, доли единицы.
Повышение извлечения металла в
готовую продукцию снижает расход
сырья — лома и отходов, первичных
металлов и лигатуры.
Извлечение металла в готовую
продукцию выражается уравнением
Е = 1Лм-100%’ <210>
где Мг1, — металл в готовой и попут-
ной продукции, т;
Мс — металл в сырье, т;
Мнп — металл в незавершенном
производстве, т.
Извлечение металла в готовую про-
дукцию — важнейший показатель
уровня техники и технологии, куль-
туры металлургического производства.
Повышение качества лома и отходов,
снижение потерь металла со шлака-
ми и безвозвратных потерь, перера-
ботка отвальных шлаков определяют
значительное повышение извлечения
и снижение расхода сырья.
В практике нормирования расхо-
да сырья в производстве цветных ме-
таллов или сплавов из лома и отхо-
дов используют индивидуальные
нормы расхода сырья на единицу
продукции, групповые по группе
продукции, близкой по составу, ук-
рупненные — по какому-либо про-
изводству в целом, в масштабе заво-
да, отрасли. Групповые и укрупнен-
96
ные определяют как средневзвешен-
ные на основе индивидуальных норм
расхода. По времени действия нор-
мы расхода сырья в производстве
цветных металлов и сплавов из лома
и отходов делят на долгосрочные,
годовые, временные. Долгосрочные
нормы разрабатывают и используют
в перспективном планировании, го-
довые — при текущем планирова-
нии, временные — в период освое-
ния новой продукции.
2.2.4. Основные направления
использования лома и отходов
цветных металлов
Направления использования. Наи-
более рациональное и эффективное
использование лома и отходов цвет-
ных металлов в народном хозяйстве
может быть достигнуто при условии
их переработки на металлы и спла-
вы, аналогичные или близкие по сво-
ему составу к исходному сырью, так
как при этом обеспечивается наибо-
лее полное и комплексное использо-
вание всех ценных компонентов, со-
держащихся в ломе. Основные направ-
ления использования лома и отходов
приведены в табл. 2.12.
Большая часть лома и отходов
поступает на предприятия цветной
металлургии, исключение составля-
ют цинковые отходы, которые в ос-
новном используют в химической
промышленности. Наиболее рацио-
нальное использование вторичного
сырья на медной основе — перера-
ботка прокатными заводами на де-
формируемые сплавы и заводами вто-
ричной цветной металлургии на ли-
тейные сплавы (бронзы и латуни).
В настоящее время суммарное потреб-
ление сырья по этим двум направле-
ниям составляет свыше 60 %.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Таблица 2.12
Направления использования лома и отходов цветных металлов, %
Направление использования Всего лома и отходов 3 том числе
. алю- миния меди свинца цинка прочих металлов
Производство сплавов 64 92 45 70 8 7
Заводы Вторцветмета 59 92 45 22 7 5
Заводы Полимсталла 5 — — 48 1 2
Производство металлов 19 — 34 30 19 62
Заводы по выпуску меди 14 — 33 — 17 3
Заводы Полиметалла 3 — — 30 — —
Прочие заводы цветной металлургии 2 — 1 2 59
Производство проката 9 6 15 — 1 11
Заводы Цвстмстобработки 6 — 15 — 1 3
Прочие заводы 3 6 — — 8
Производство химической продукции 5 — 4 — 67 —
Прочие производства 3 2 2 — 5 20
Итого 100,0 100,0 100,0 100,0 100 0 100,0
Структура распределения медьсо-
держащих лома и отходов в США сле-
дующая, %:
Производство
рафинированной меди...........33,1
Производство проката..........31,5
Производство сплавов..........29,7
Прочие потребители.............5,7
Высокая доля лома и отходов в
потреблении меди прокатными заво-
дами в США является результатом
прямых связей между ними и потреб-
ляющими их продукцию машино-
строительными и металлообрабаты-
вающими заводами.
В заготавливаемом сырье на алю-
линиевой основе лом и отходы де-
формируемых сплавов составляют
жоло 50 %, в то время как для вы-
зуска деформируемых сплавов ис-
тользуют ~ 10 % лома и отходов.
Технологические возможности и
лроизводственные мощности пред-
зриятий алюминиевого проката в на-
•тоящее время позволяют использо-
$ать в шихте для деформируемых
сплавов почти всю обрезь нелегиро-
ванного алюминия и деформируемых
сплавов с низким содержанием цин-
ка и магния при условии их раздель-
ного сбора и поставки. Удельный вес
этого сырья в общей заготовке лома
и отходов составляет 20 %. В перспек-
тиве возможно дальнейшее увеличе-
ние доли вторичного сырья при про-
изводстве проката за счет использо-
вания стружки и кусковых отходов
высокомагниевых и высокоцинкови-
стых сплавов.
Структура потребления вторично-
го алюминиевого сырья в США сле-
дующая, %:
Производство литейных сплавов..70
Производство
деформируемых сплавов..........18
Производство алюминия..........12
В США более 60 % алюминиевых
сплавов, полученных из вторичного
сырья, используют для литья под дав-
лением, 20 % — для литья в землю и
постоянные формы, частично для
раскисления стали, изготовления без-
водного хлорида алюминия и катали-
заторов взрывчатых веществ.
97
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Наиболее рациональным исполь-
зованием лома и отходов свинцовых
сплавов является переработка их на
сурьмянистый свинец, свинцово-оло-
вянные припои и баббиты. Однако из-
за недостатка мощностей по произ-
водству сурьмянистого свинца часть
лома и отходов свинца направляется
на свинцовые заводы, работающие на
рудном сырье, что приводит к зна-
чительной потере содержащейся в них
сурьмы.
В настоящее время вторичная
цветная металлургия выпускает спла-
вы только из медьсодержащего, алю-
миниевого и свинцового вторичного
сырья, поэтому лом и отходы других
цветных металлов (цинк, магний,
никель, олово, сурьма и др.) исполь-
зуют как подшихтовочные материа-
лы при выпуске указанных выше
сплавов или направляют для перера-
ботки в другие отрасли промышлен-
ности.
2.2.5. Первичная обработка лома
и отходов
Около половины заготавливаемых
лома и отходов цветных металлов на-
правляется для первичной обработ-
ки в производственные цехи управ-
лений «Вторцветмет», остальное ко-
личество поступает от ломосдатчиков
на металлургические заводы транзи-
том. В цехах лом и отходы цветных
металлов подвергают сортировке,
пакетированию (брикетированию),
магнитной сепарации, обжигу, рез-
ке и другим видам обработки.
Сортировка лома и отходов
Сортировка по внешнему призна-
ку. Лом и кусковые отходы сортиру-
ют на механизированных круглых сто-
лах конструкции института «ВНИИП-
98
вторцветмет» или на конвейерных
установках и линиях.
Механизированный стол (рис. 2.26)
применяют для сортировки лома и от-
ходов крупностью до 250 мм. Сырье
краном загружают в приемный бункер
стола. При вращении стола сырье из
бункера равномерно выгружается на
рабочую поверхность стола. Выгрузка
сырья на стол регулируется цепями,
прикрепленными к нижней части бун-
кера. Движение материала осуществля-
ется за счет давления лома, находяще-
гося в бункере, и вращения стота. По
окружности стола укреплены лотки, на
которые рабочие сбрасывают рассор-
тированный материал. Каждый короб
предназначен для определенного вида
сырья. В случае попадания крупногаба-
ритного лома бункер поднимается с
помощью винта, приводимого во вра-
щение электроприводом.
Техническая характеристика
сортировочного стола
Диаметр стола, мм.............. 4500
Количество лотков, шт..............6
Скорость вращения стола, м/с....0,03
Объем бункера, м3.........’......1,9
Скорость подъема бункера, м/с...0,02
Мощность электродвигателя
привода стола, кВт.................3
Производительность, т/ч........До 20
Сортировочные конвейеры
(рис. 2.27) позволяют сортировать бо-
лее крупный лом, чем механизирован-
ные столы. Конвейеры одновременнс
выполняют функции транспортирова-
ния сырья из бункера в емкости для
сортированного материала. С помощью
ограничительного колосникового ус-
тройства регулируют производитель-
ность конвейера и крупность кус ко г
лома, поступающих на сортировку
Предельное открытие колосников ог-
раничителя — 400 мм.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 2.26. Механизированный стол для сортировки лома:
/ — бункер; 2 — опорный ролик; 3 — стол; 4 — электропривод; 5 — лоток
Линия сортировки (рис. 2.28) по-
зволяет производить обработку круп-
нокускового лома цветных металлов
с выделением железных включений
значительной массы и крупности.
Сырье, загруженное в бункер, по-
дают пластинчатым питателем на
ленточный сортировочный конвей-
99
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
ер, где из материала извлекают же-
лезные включения подвесным элек-
тромагнитным железоотделителем.
Ферромагнитные включения и дета-
ли со значительными железными
приделками, извлеченные железоот-
делителем, выгружают в приемный
короб. Пластинчатый питатель и лен-
точный конвейер имеют самостоя-
тельные приводы.
Рис. 2.27. Сортировочный конвейер:
I — конвейер; 2 — бункер; 3 — ограничитель; 4 — привод
Рис. 2.28. Линия сортировки лома:
/ — бункер; 2 — пластинчатый питатель; 3 — желсзоотделитель ЭПР-120; 4 — ленточный сорти-
ровочный конвейер; 5 — привод; 6 — приемные короба
100
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Другая линия сортировки пока-
зана на рис. 2.29. Бункер-питатель
подвешен с помощью пружинных
амортизаторов к металлоконструк-
ции и снабжен вибрационным при-
водом. Наклон бункера-питателя ре-
гулируют канатным подъемным ус-
тройством с электроприводом. Из
бункера сырье поступает на ленточ-
ный конвейер. Подвесной электро-
Рис. 2.29. Линия сортировки лома:
1 — бункер-питатель; 2 — электровибраци-
онный привод; 3 — привод регулировки угла
наклона бункера-питателя, 4 — ленточный
конвейер; 5 — железоотделитель типа ЭПР-120;
6 — электропривод конвейера; 7 — короб
магнитный железоотделитель типа
ЭПР-120 извлекает из проходящего
под ним материала железо и детали
с железными приделками, разгружая
их в короб. Оставшийся на ленте пос-
ле сортировки материал разгружает-
ся в приемники и поступает на даль-
нейшую обработку. Основные пара-
метры оборудования приведены в
табл. 2.13.
Таблица 2.13
Техническая характеристика сортировочных линий
Наименование параметра Конвейер (рис, 2 27) Линия (рис. 2 28) Линия (рис 2.29)
Производительность, т/ч 5—10 10—15 10—20
Крупность кусков в загрузке, мм: максимальная оптимальная 400 300 400 300 450 400
Ширина ленты сортировочного конвейера, мм 800 800 1000
Скорость движения ленты конвейера, м/с 0,02—0,06 0,03—0,05 0,02—0,06
Емкость бункера, м3 3,0 3,7 6,0
Тип железоотделитстя — ЭПР-120 ЭПР-120
Мощность электродвигателя ленточного конвейера, кВт 1,5 21,2 16,8
101
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Длину сортировочного участка
ленточного конвейера определяют по
формуле Qa
l = lb’ <211>
где Q — производительность линии,
т/ч;
q — норма выработки сортиров-
щика, т/ч;
а = 2,5—3 м — зона обслуживания
одним сортировщиком, м;
b = 1 — при односторонней; b = 2 —
при двусторонней сортировке.
Общая длина ленточного конвей-
ера складывается из длины сортиро-
вочного участка и длины конструк-
тивных элементов (бункер, привод-
ной и хвостовый барабаны и др.).
Сортировка по крупности. Опе-
рацию разделения сырья по круп-
ности осуществляют на грохотах. Во
вторичной цветной металлургии
применяют колосниковые непод-
вижные, цилиндрические, самоба-
лансные и вибрационные грохоты.
Грохочение в схемах технологичес-
кого процесса обработки сырья мо-
жет иметь основное или вспомога-
тельное назначение, а процесс гро-
хочения — сухим или с отмывкой
мелкого продукта.
Выбор типа и количества грохо-
тов определяется технологией обра-
ботки сырья, его свойствами, требо-
ваниями к качеству продуктов грохо-
чения, производительностью уста-
новки. Необходимую площадь грохо-
чения на колосниковых грохотах оп-
ределяют по формуле:
л=^-’й2> <212>
2,4а
где Q — производительность по ис-
ходному сырью, т/ч;
а — ширина щели между колос-
никами, мм.
102
Ширина колосникового грохота
должна быть более 3 размеров мак-
симального куска, а длина — не ме-
нее двух размеров ширины грохота.
Коэффициент полезного действия
грохочения колосниковых грохотов не
превышает 65 %.
Грохоты цилиндрические приме-
няют для переработки крупного и
среднего материала, коэффициент
полезного действия 60—65 %.
Производительность грохотов оп-
ределяют опытным путем или на ос-
новании данных каталога (табл. 2.14).
Вибрационные грохоты являются
основным типом оборудования для
классификации по крупности. Необ-
ходимую площадь грохочения опре-
деляют по формуле:
где F — рабочая площадь грохота,
м2;
Q — производительность грохота,
т/ч;
q — производительность 1 м2 ре-
шета при объемной массе материала
2,6х103 кг/м3;
5 — объемная масса материала,
кг/м3.
Сепарация лома и отходов
Для извлечения из лома и кус-
ковых отходов ферромагнитных
предметов применяют электромаг-
нитные шкивы ШЭ 65/63 и железо-
отделители с механической разгруз-
кой извлеченных материалов типа
ЭПР-120. Подвесные железоотдели-
тели устанавливают над ленточны-
ми конвейерами, шкивы — в каче-
стве приводного барабана сортиро-
вочного конвейера в зоне разгрузкг
материала.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Таблица 2.14
Техническая характеристика грохотов
Наименование параметра Тип грохота
самобаланс- ный вибрационный
ГВ-06 ГЖ-2 ГЖД-2
Число сит 2 1 1 2
Размер сита, мм длина ширина 1200 810 1200 500 1600 800 1600 800
Размер максимального куска в исходном, мм 300 75 150 50
Размер отверстий сит, мм Верхнее 25—50 Нижнее 3—5 50 25 Верхнее 25 Нижнее 3—10
Угол наклона, ттрад — До 20 До 30 До 30
Амплитуда колебаний короба, мм 12 2 3 3
Мощность электродвигателя, кВт 5,5 1,1 1,7 2,8
Частота колебаний, об/мин 1450 1450 1420 1420
Габариты, мм: длина ширина высота 2635 1656 1160 1500 830 980 2140 1314 570 1935 1268 570
Масса, кг 850 440 652 586
Первичную обработку стружки и
кусковых отходов цветных металлов,
крупностью до 20 мм осуществляют
на технологической линии (рис. 2.30,
2.31) разработанной институтом
«ВНИИПвторцветмет».
Исходное сырье (отдельно по ви-
цам и сортам металлов) загружается
в бункер емкостью 2,5 м3, из которо-
го лотковым питателем равномерно
подается на двухситный вибрацион-
ный грохот С-388. На грохоте произ-
водится рассев отходов по классам
крупности +20 мм, -20 + 3 мм и
-3+0 мм. Надрешетный продукт
срупностью + 20 мм, представленный
гьюнообразной стружкой, ломом или
пусковыми отходами цветных и чер-
{ых металлов и неметаллическими
предметами, поступает на сортиро-
вочный конвейер, на котором лом и
кусковые отходы цветных металлов
отделяются от неметаллических пред-
метов. Лом черных металлов извлека-
ется электромагнитным шкивом.
Продукты класса - 20 + 3 мм алю-
миниевой стружки и класса -20 + 0 мм
медной стружки поступают на магнит-
ные сепараторы типа ПБСЦ-63/50
или ПБСЦ-63/100 с бегущим маг-
нитным полем, которое создается в
магнитном секторе поочередно маг-
нитом разной полярности. В резуль-
тате происходит перемешивание по-
тока сепарируемой стружки, что
обеспечивает лучшее отделение маг-
нитной фракции.
Техническая характеристика линии
переработки стружки
Производительность по исходному
сырью, м3/ч......................15
Габариты, мм...... 17 200 х 5400 х 3450
103
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Рис. 2.30. Технологическая линия переработки стружки цветных металлов:
1 — рама; 2 — редуктор; 3 — бункер; 4 — питатель; 5 — грохот; 6 — течка; 7 — магнитный
сепаратор; 8 — ленточный конвейер; 9 — электромагнитный шкив
Рис. 2.31. Схема установки переработки стружки медных сплавов:
1 — бункер; 2 — вибропитатель; 3 — грохот ГВ-06; 4 — сепаратор ПБСЦ-63/50; 5 — ленточный
конвейер; 6 — сепаратор СЭ-3; 7 — короб
В результате переработки получа-
ют сыпучую стружку цветных метал-
лов, содержащую до 0,08 % железа,
и стружку черных металлов с содер-
жанием до 2 % цветных металлов.
Сортировка алюминиевого лома в
тяжелых средах. Принципиальная тех-
нологическая схема сортировки ли-
тейного и деформируемого алюмини-
евого лома по группам сплавов в тя-
желых средах показана на рис. 2.32.
Лом дробят в одну или две ста-
дии, крупность дробленого продук-
та после первой стадии — 300 мм,
после второй — 80 (100) мм. Дроб-
леный продукт каждой стадии дроб-
ления подвергают магнитной сепа-
рации, магнитную фракцию в зави-
симости от содержания железа на-
правляют в сплавочные печи либо
отгружают Вторчермету как лом чер-
ных металлов.
Отсепарированный алюминиевый
продукт поступает на двухситный гро-
хот мокрого грохочения, подрешет-
ный продукт класса — 0,5 мм вместе
со смывной водой направляют на ос-
ветление. Слив центрифуги после се-
104
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
парации используют для отмывки Сгущенный продукт (шлам) посту-
землистого засора при грохочении, пает в отвал.
Исходное сырье
К-К- —х,
Рис. 2.32. Аппаратурная схема сортировки алюминиевого лома и отходов в тяжелых
средах:
/ — дробилка первой стадии; 2, 4 — желсзоотделитель; 3 — дробилка второй стадии; 5 — двух-
ситный грохот; 5— центрифуга; 7— сепаратор; 8 — барабанная мойка; 9 — бак; 10 — колесный
сепаратор; // — обезвоживающий грохот; 12 — чан-мешалка; 13 — электромагнитный сепара-
тор; 14 — спиральный классификатор; 15 — размагничивающая катушка; 16 — зумпф перели-
вов; 17 — зумпф сбросовых вод; 18 — сборник некондиционной суспензии
Продукт класса -10 +0,5 мм
влажностью 6—8 % направляют на
обработку совместно со стружкой.
Кусковой материал крупностью - 80
(100) + 10 мм подвергают обезжири-
ванию в барабанной мойке и на-
105
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
правляют на сортировку в тяжело-
средный колесный сепаратор с
плотностью суспензии 3150 кг/м3.
При данной плотности среды в оса-
док переходят тяжелые цветные ме-
таллы и алюминиевые сплавы с при-
делками, которые после смыва утя-
желителя направляют на дальней-
шую переработку.
Легкую фракцию (смесь различных
алюминиевых сплавов) подвергают
последовательной сепарации и из сме-
си сплавов в потонувшую фракцию
выделяют следующие сплавы: при
плотности 2780 кг/м3 — алюминиево-
цинковые, при 2690 кг/м3 — алюми-
ниево-мсдные и при 2550 кг/м3 — алю-
миниево-кремниевые, во всплывшую
фракцию — алюминиево-магниево-
кремниевые.
Легкая и тяжелая фракции из се-
паратора поступают для отделения
суспензии на обезвоживающий гро-
хот. На первой трети грохота проис-
ходит удаление основной массы сус-
пензии, на второй — отмывка утя-
желителя от продукта, последняя
треть грохота служит для обезвожи-
вания продукта до влажности 0,5—
1 %. Кондиционная суспензия, све-
жий утяжелитель и техническая вода
поступают в мешалку для приготов-
ления суспензии надлежащей плот-
ности. Для регенерации суспензии
применяют электромагнитный сепа-
ратор, размагничивающую катушку
и спиральный классификатор. Освет-
ленную воду от регенерации суспен-
зии используют повторно при про-
мывке продуктов грохочения. Шла-
мы регенерации по мере накопления
Вывозятся в отвал. Движение пото-
ков каждого из продуктов нанесено
на схему в виде условных линий, по-
зволяющих проследить взаимосвязь
106
аппаратуры и технологических опе-
раций.
Рассмотренная технология сорти-
ровки алюминиевого лома и отходов
разработана институтом «ВНИИП-
вторцветмет», им же выполнен про-
ект цеха переработки дробленого
лома в тяжелых средах для Подольско-
го завода цветных металлов. Цех рас-
считан на переработку 10 т/ч сырья.
Намечаются работы по совершен-
ствованию этой технологии и исполь-
зованию ее в проектах строящихся и
реконструируемых заводов.
Переработка аккумуляторного
лома в тяжелых средах ги щосепа-
рацией. Аккумуляторный лом содер-
жит тяжелые компоненты — различ-
ные формы свинца (сульфаты, выс-
шие и низшие окислы, металличес-
кий свинец, свинцово-сурьмянис-
тый сплав) и легкие — неметалли-
ческие компоненты (асфальтопеко-
вая масса, эбонит, полиэтилен,
полихлорвинил, фенолит, мипор,
мипласт). Тяжелые и легкие компо-
ненты могут быть разделены в тя-
желой суспензии промежуточной
плотности. В качестве утяжелителя
тяжелой суспензии используются
тонкодисперсные соединения суль-
фатно-окисного свинца, которые
выделяют из исходного сырья путем
последовательного осуществления
ряда технологических операций. При
плотности 1800 кг/м3 происходит
полное отделение легких составля-
ющих от тяжелых в поле центробеж-
ных сил в вихревом гидроциклоне
в тяжелой суспензии.
Технологическая схема включа-
ет дробление аккумуляторного лома,
магнитную сепарацию железа, мок-
рую классификацию с выделением
тонкодисперсного шлама в подре-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
шетные воды, обогащение в гидро-
циклоне с получением двух продук-
тов, отмыв утяжелителя и обезво-
живание продуктов обогащения,
систему обработки шламовых вод и
регенерации некондиционной сус-
пензии. Технология позволяет полу-
чить 3 конечных продукта: свинцо-
во-сурьмянистый сплав с содержа-
нием 91—92% металла, продукт с
содержанием свинца 62—68 % в виде
окисносульфатных соединений и
продукт, представленный легкими
компонентами неметаллических ма-
териалов. Органическая масса после
сушки может быть использована в
качестве наполнителя буровых и
тампонажных растворов при проход-
ке нефтяных и газовых скважин, а
также модификатора для повыше-
ния спекающей способности при из-
готовлении каменноугольных брике-
тов.
Способ тяжелосредной переработ-
ки аккумуляторного лома разработан
институтом «ВНИИПвторцветмет».
Институтом «ВНИИцветмет» раз-
работан способ гидросепарации ак-
кумуляторного лома.
Неразделанные аккумуляторные
батареи дробят в молотковой дробил-
ке, серную кислоту нейтрализуют со-
дой (рис. 2.33). Дробленый лом под-
вергают мокрому грохочению на
стандартных грохотах и получают:
мелкую — 1 мм, среднюю — 4 + 1 мм
и крупную — 60+4 мм фракции.
Мелкую фракцию, представлен-
ную сульфатными и окисными соеди-
нениями свинца, классифицируют,
обезвоживают, сушат и направляют
на металлургическую переработку.
Аккумуляторы
Мокрое грохочение
Дробление
I—
Мелкая
фракция
Т"
Сушка
т=
Пневмо-
транспортер
Средняя фракция
Гздросепарация
Тяжелая
фракция
Сушка
Органика
(полихлорвинил)
Отвал
Плавка
Крупная фракция
Тяжелая
фракция
Г^дросепарация
Органика
Сушка
Измельчение
Отвал
Рис. 2.33. Технологическая схема обогащения свинцового аккумуляторного лома
107
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургий
Среднюю фракцию, в которой
сосредоточен мягкий свинец и хлор-
содержащие прокладки, подвергают
двухстадийной гидросепарации и по-
лучают два продукта: металлический
свинец и полихлорвиниловые про-
кладки, в которых содержится основ-
ная масса хлора. • Свинец сушат до
влажности 1—3 % и направляют на
плавку. Хлорсодержащую органику
промывают водой и направляют в
отвал.
Крупную фракцию, состоящую из
боя эбонитовых корпусов и дробле-
ных свинцовых пластин, направляют
в гидравлический сепаратор для от-
деления органики от свинца. Техно-
логические показатели способа, по-
лученные на полупромышленной ус-
тановке производительностью 3 т/ч
аккумуляторного лома, приведены в
табл. 2.15.
В свинецсодержащие продукты
извлекается 98,9 % свинца, 99,5 %
сурьмы и 12,3 % хлора.
Применение тяжелых сред и гид-
росепарации аккумуляторного лома
позволяет механизировать его пере-
работку, устранить потери свинца в
многочисленных местах разделки ак-
кумуляторов, обеспечить получение
свинцовых продуктов с высоким со-
держанием свинца и исключить по-
дачу органических составляющих в
плавильные агрегаты, уменьшив тем
самым загрязнение окружающей сре-
ды и водоемов.
Способ гвдросепарации аккумуля-
торного лома осваивается свинцовы-
ми заводами.
Таблица 2.15
Технологические показатели подготовки аккумуляторного лома
гидросепарацией
Продукты Выход, Содержание. % Извлечение, %
% свинца сурьмы хлора свинца сурьмы хлора
Свинец: крупный мелкий 16,0 17,3 91,35 89,26 3,27 5,80 0,01 0,08 23,84 25,23 28,6 54,7 0,09 0,79
Пески 21,1 71,01 0,8 0,61 24,50 9,1 6,91
Шлам 23,1 66,88 0,57 0,35 25,28 7,1 4,47
Органика: корпусов сепараторов 15,1 7,4 2,37 4,73 0,03 0,05 0,64 20,71 0,58 0.57 0,3 0,2 5,18 82,61
Разделка лома и отходов
цветных металлов
Разделка лома и отходов заключа-
ется в приведении сырья в габарит-
ное состояние, разделении механичес-
ки связанных деталей из различных
сплавов, удалении приделок других
металлов и материалов. К операциям
разделки относят дробление, резку и
обработку таких видов лома и отхо-
дов, как электродвигатели, кабель,
автомобильные аккумуляторы и
радиаторы, шарошечные долота, ар-
тиллерийские гильзы и другие специ-
фические виды вторичного сырья.
Дробление. Лом и отходы цветных
металлов дробят для последующей
переработки или транспортировки.
Дроблению подвергают алюминие-
вый литейный лом и отходы, флюсы
108
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
и шлаки, кабельный лом и провод-
ники тока, вьюнообразную стружку.
Дробильные машины могут быть
общего назначения и специализиро-
ванные. К дробильным агрегатам об-
щего назначения относят копровые
установки, щековые, молотковые,
роторные дробилки, измельчители
роторные, мельницы. Копровые ста-
ционарные установки К-21 и К-26 и
передвижные типа МС-32, щековые,
молотковые и роторные дробилки
используют для крупного и среднего
дробления литейного лома, шлако-
вых глыб, флюсов. Для среднего и
мелкого дробления флюсов и шлаков
применяют щековые дробилки.
Молотковые и роторные дробил-
ки используют для дробления литей-
ного алюминиевого лома, кабеля,
проводников тока, флюсов и шлаков.
Такие дробилки отличаются высокой
производительностью, большой сте-
пенью измельчения (до 50), равномер-
ностью ситового состава дробленого
продукта, незначительным удельным
расходом энергии, простотой кон-
струкции, удобством эксплуатации и
ремонта. Производительность и каче-
ство дробления зависят от расстоя-
ния между билами (молотками) и ре-
шеткой. При дроблении кабеля на мо-
лотковых дробилках величина зазо-
ра составляет 4—5 мм, проводников
тока — 2—3 мм, литейного лома —
35—45 мм.
Для мелкого дробления использу-
ют молотковые дробилки, машины
ножевого типа ИПР. Роторный из-
мельчитель типа ИПР (рис. 2.34) со-
стоит из корпуса, камеры резания,
загрузочной течки, разгрузочной ре-
шетки и привода. В камере резания
расположен ротор с ножами, на кор-
пусе — неподвижные ножи, переме-
щением которых регулируется зазор
резания между ножами корпуса и
ротора. В нижней части установлена
съемная решетка, через которую раз-
гружается измельченный материал.
Рис. 2.34. Измельчитель ИПР-450:
1 — корпус; 2 — загрузочное отверстие; 3 — камера резания; 4 — ротор; 5 — подвижные ножи;
6 — неподвижные ножи; 7 — разгрузочное отверстие; 8 — съемная решетка
109
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Переработка алюминиевого лома»
На Мценском, Сухоложском и По-
дольском заводах «Вторцветмет» для
переработки лома и кусковых отхо-
дов алюминиевых сплавов смонтиро-
ваны специальные технологические
линии. На рис. 2.35 приведена схема
типовой линии.
Лом и кусковые отходы алюмини-
евых сплавов с помощью грейферного
крана загружают в бункер, а из послед-
него пластинчатым питателем подают
в дробилку. Равномерность поступле-
ния сырья в дробилку обеспечивается
специальным загрузочным устройством.
Дробленый лом и отходы ленточным
конвейером подают в магнитные се-
параторы, в которых происходит от-
деление включений железа от алюми-
ниевого сырья. После сепарации алю-
миниевое сырье (содержание механи-
ческого железа 0,35—0,5 %) ленточным
конвейером подают в бункера или ва-
гоны, а магнитную фракцию по кон-
вейеру направляют в отвал.
Главным агрегатом в линии явля-
ются дробилки на Мценском и Су-
холожском заводах вторичных цвет-
ных металлов фирмы «Хаммермилс»
(США), а на Щербинском заводе
«Вторцветмет» — фирмы «Линде-
манн» (ФРГ). В качестве примера на
рис. 2.36 показан общий вид дробил-
ки «Хаммермилс» (США).
Рис. 2.35. Установка переработки лома и кусковых отходов алюминиевых сплавов:
/ — пластинчатый питатель; 2 — загрузочное устройство; 3 — дробилка; 4 — ленточный конвей-
ер; 5 — магнитный сепаратор; 6, 7 — ленточные конвейеры; 8 — бункер
Рис. 2.36. Дробилка фирмы «Хаммермилс» (США)
ПО
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Дробилка оборудована узлом
предварительного сжатия 7, что
обеспечивает ее высокую производи-
тельность. Ротор 2 снабжен подвиж-
ными молотками 3 из литой стали,
режущая штанга с пазами 4 выпол-
нена из легированной стали, дроб-
леный материал разгружается через
решетку 5 из марганцовистой стали.
Весь корпус дробилки футерован об-
лицовочными плитами из износос-
тойкой стали, они крепятся специ-
альными болтами к корпусу. Крыш-
ка 6 обеспечивает удобный доступ
внутрь дробилки, ее открывание осу-
ществляется с помощью мощных
домкратов.
В таблице 2.16 приведены техни-
ческие характеристики некоторых
типов зарубежных дробилок.
Таблица 2.16
Технические характеристики дробилок «Линдеманн» и «Хаммермилс»
Параметры «Линдеманн» (ФРГ) «Хаммермилс» (США)
Производительность, т/ч:
1 при дроблении литейных алюминиевых
сплавов 15—20 20
при дроблении деформируемых
алюминиевых сплавов 5—10 ю •
Максимальные размеры исходного сырья, мм: листы:
длина 3000 1400
ширина 1400 1400
толщина 10 10
пакеты:
длина 600 600
ширина 500 500
высота 400 400
литье:
длина 1100 1100
ширина 500 600
высота 500 600
толщина стенки 50 50
Крупность продуктов дробления, мм 0—85 0—150
Установленная мощность, кВт 940 1150
Дробление вьюнообразной струж-
:и. Для дробления вьюнообразной
•.тружки (алюминиевой и медной)
щименяют стружкодробильный агре-
дт (рис. 2.37). Агрегат состоит из мо-
ссрнизированной молотковой дро-
билки СМ-2 (рис. 2.38), разрывного
'стройства и ленточного конвейера.
Зьюнообразную стружку после вы-
борки посторонних предметов круп-
нее 250 мм загружают в приемный
бункер.
Захватывающие звездочки разрыв-
ного устройства затягивают стружку
в агрегат, где она разрывается на от-
носительно мелкие пучки и частич-
но дробится, затем ленточным кон-
вейером ее подают в загрузочное ус-
тройство модернизированной струж-
кодробилки.
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Под ударами вращающихся молот-
ков стружка измельчается и просыпа-
ется через колосниковую решетку.
Техническая характеристика
стружкодробильного агрегата
Производительность
на алюминиевой стружке, т/ч......1,5
Размер дробленой
стружки, мм.................менее 100
Мощность электродвигателя
дробилки, кВт.....................75
На Мценском и Сухоложском за-
водах «Вторцветмет» установлены
линии дробления вьюнообразной
алюминиевой стружки фирмы «Бек-
кер» (ФРГ). Аппаратурно-технологи-
ческая схема приведена на рис. 2.39.
Производительность линии состав-
ляет 10 т/ч, дробилки — 5 т/ч, потреб-
ляемая мощность дробилки — 400 кВт.
Исходным сырьем является смесь
сыпучей (50 %) и вьюнообразной
(50 %) стружки с содержанием мас-
ла и влаги до 25 % и землистого за-
сора до 1,5 %, количество железных
включений — до 8 % и прочих неме-
таллических — до 5 %. В результате пе-
реработки получают дробленый про-
дукт крупностью до 50 мм и недро-
бимые железные включения.
Переработка литейных алюмини-
евых шлаков. Для переработки литей-
ных алюминиевых шлаков применя-
ют установки «Аэрофол» (Англия) и
«Реметалл» (Испания).
Наиболее широкое применение во
вторичной цветной металлургии на-
шли установки «Реметалл», описание
работы которых приводится ниже.
Шлак подвергают дроблению в
дробилке ударного действия, а затем
сушке до содержания влаги 1 %. Су-
хой шлак разделяют в барабанном
грохоте на классы: + 80 мм и - 80 мм.
Класс + 80 мм представляет прак-
тически чистый алюминиевый сплав и
после удаления из него железных при-
делок является готовым продуктом.
Рис. 2.37. Стружкодробильный агрегат:
1 — приемный бункер; 2 — разрывное устройство; 3 — ленточный конвейер; 4 — молотковая
дробилка
112
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 2.38. Модернизированная стружкодробилка типа СМ-2:
/ — корпус; 2 — ротор; 3 — молотки-звездочки; 4 — бронированная плита; 5 — регулятор
зазора; 6 — колосниковая решетка
Рис. 2.39. Линия дробления вьюнообразной алюминиевой стружки фирмы «Беккер»:
1 — гидравлический загрузочный кран; 2 — барабанный грохот; 3 — пресс-ножницы; .4 — над-
ленточный конвейер магнитный; 5 — ленточный транспортер; 6 — дробилка для дробления
стружки; 7, 8 — ленточный транспортер; 9 — установка пылеочистки; 10 — пульт управления
Класс -80 мм доизмельчают в
шаровой мельнице с непрерывной
продувкой. Мелкие частицы, выноси-
мые из мельницы, поступают в ста-
тический воздушный классификатор,
в котором осаждаются частицы круп-
ностью + 0,15 мм, а мелкая фракция
(-0,15 мм), содержащаяся в воздуш-
ном потоке, улавливается в системе
очистки. Пыль из системы пылеулав-
ливания направляется в отвал, а очи-
щенный воздух — в атмосферу.
Частицы класса + 0,15 мм подвер-
гают рассеву на виброгрохоте на клас-
сы + 1,25 мм и - 1,25 мм. Частицы
класса + 1,25 мм после удаления из
них железа представляют готовый
продукт с содержанием металличес-
кого сплава 80 %. Продукт класса
- 1,25 мм содержит 25—30 % металла.
Производительность линии по исход-
ному сырью — 15 тыс. т в год, извле-
чение металла в концентрат — не
менее 70 %.
Проводятся работы по использо-
ванию фракции — 0,15 мм в цемент-
ной промышленности, а фракции
- 1,25 мм — для приготовления экзо-
113
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
термических смесей в черной метал-
лургии и для обеднения шлаков ме-
деплавильного производства.
Дробление луженой тары. Для
дробления луженой тары применя-
ют банкоразрывные машины типа
МРЖТ-2А (рис. 2.40). Тару питате-
лем подают в машину. Разрыв банок
происходит под воздействием бара-
банов, зубья которых перемещают-
ся по разным пересекающимся ок-
ружностям и движутся с разной ско-
ростью. Куски жести падают на под-
вижной колосниковый грохот с ще-
лью 10 мм, который одновременно
с отсевом мелочи выполняет функ-
цию транспортного устройства.
Жесть промывают водой, подогре-
той до 60 °C, с добавкой моющих
веществ.
Техническая характеристика
банкоразрывной машины МРЖТ-2А
Производительность, т/ч...........2
Размер разрывающих барабанов, мм:
длина........................762
диаметр......................500
Скорость вращения барабанов, об/мин:
быстроходного................160
тихоходного...................35
Размер загрузочного окна, мм ... 800x800
Мощность электродвигателя, кВт...20
Резка негабаритного лома. Меха-
ническую резку негабаритного лома
и отходов цветных металлов (самолет-
ного лома, судовых винтов, котель-
ных деталей, радиаторов и т.п.) осу-
ществляют аллигаторными и гильо-
тинными ножницами (рис. 2.41). Тех-
ническая характеристика аллигатор-
ных ножниц приведена в табл. 2.17.
Рис. 2.40. Банкоразрывная машина МРЖТ-2А:
1 — загрузочное окно; 2 — быстроходный зубчатый барабан; 3 — тихоходный зубчатый барабан;
4 — грохот; 5 — эксцентриковый привод грохота; 6 — патрубок выгрузки загрязнений и мелких
включений; 7 — электродвигатель; 8 — редуктор; 9 — маховик
114
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 2.41. Аллигаторные ножницы Н-315:
/ — станина; 2 — неподвижный нож; 3 — под-
вижный нож; 4 — прижимное устройство
3130
Техническая характеристика аллигаторных ножниц
Таблица 2.17
Параметры Н-313 НЛ-313 Н-316 Н-315 Н-2228 Н-2230 Н-2231
Длина ножа, мм 300 500 1000 600 630 300 1000
Число ходов ножа в 1 мин 40 40 16 22 40 30 20
Площадь сечения металла при резке, мм2: круг 60 60 130 100 63 100 125
квадрат 50 50 120 190 56 90 ПО
полоса, лист 20 25 30 22 20 36 40
швеллер, № 18 18 40 36 24 40 40
труба 140 140 250 250 250 300 400
Установленная мощность, кВт 14 14 38 14 13 21 42
Примечание. Размеры сечений металла при резании даны для проката черных металлов.
Для резки лома цветных металлов
больших поперечных сечений приме-
няют гидравлические ножницы с уси-
лием резания 315 и 630 т. Азовским
заводом кузнечно-прессового обору-
дования (ЛзКПО) разработан комп-
лекс оборудования (на базе ножниц
гидравлических типа Н-2335) для рез-
115
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
ки крупногабаритного металлическо-
го лома с предварительной подпрес-
совкой (рис. 2.42). Техническая харак-
теристика гидравлических ножниц
приведена в табл. 2.18.
Резку автотракторных радиаторов
производят на специальных гидрав-
лических ножницах. Ножницы могут
работать в ручном и полуавтоматичес-
ком режимах.
Рис. 2.42. Гидравлические ножницы для резки радиаторов:
1 — нож неподвижный; 2 — стол; 3 — нож подвижный; 4 — прижим, 5 — шток; 6 — цилиндр,
7 — станина; 8 — направляющие
Техническая характеристика ножниц
для резки радиаторов
Усилие резания, тс................40
Максимальный ход
подвешенного ножа, мм............300
Усилие прижима, тс..............0,13
Максимальная ширина
разрезаемого радиатора, мм ......970
Установленная мощность, кВт.......30
Максимальная толщина
разрезаемого радиатора, мм.......250
Институтом «ВНИИвторцвстмет»
разработан технологический процесс
переработки крупногабаритного лома
с применением комплекса АКНА-2335.
Изготовлен комплекс на Азовском
заводе кузнечно-прессового оборудо-
вания.
Техническая характеристика
Номинальное усилие резания, тс..315
Число резов, мин..................5
116
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Длина ножей, мм..................800
Размер рабочего окна, мм.....500 х 800
Размеры загрузочной
камеры, мм:
длина....................... 4800
ширина...................... 2500
высота........................800
Суммарная мощность
двигателей, кВт..................104
Лом подают краном в загрузоч-
ную камеру и подпрессовывают. Пос-
ле завершения полного хода под-
прессовочного механизма происхо-
дит закрывание крышки. Смятый лом
поступает в рабочее окно ножниц.
Подачу материала под ножи произ-
водят в автоматическом режиме. Ве-
личину подачи регулируют, что по-
зволяет получать шихту различных
размеров и различной плотности.
Резка продолжается до перемещения
механизма подачи в крайнее поло-
жение, после чего механизм возвра-
щается в исходное положение. Лом
в процессе резки удерживают при-
жимным устройством. Загрузку но-
вой порции лома производят одно-
временно с резанием уже подпрес-
сованного.
Разделка свинцовых аккумулято-
ров, Лом свинцовых аккумуляторов
разделывают на механизированных
линиях. В настоящее время применя-
ют две технологии. По одной из них
аккумуляторный лом грейферным
краном загружают в бункер, а из пос-
леднего питателем в щековую дробил-
ку. Дробленый до 200 мм лом посту-
пает на сортировочный конвейер, на
котором вручную отбирают крупные
куски моноблоков, посторонние пред-
меты и железо. Отходы сбрасывают в
короба и отгружают в отвал. Оставший-
ся на ленте свинцовый продукт раз-
гружают в короба и направляют на
металлургический передел. Содержа-
ние свинца в отвальном органическом
продукте достигает 10—12 % за счет
выпадения сульфатно-окисного свин-
цового шлама на дно моноблока при
эксплуатации аккумулятора. Содержа-
ние органики в свинцовом концент-
рате составляет 12—15 %.
Таблица 2.18
Техническая характеристика гидравлических ножниц
Параметры Н-2335 Н-2338 Комплекс АзКПО
Усилие резания, тс 315 630 315
Наибольшие размеры разрезаемого материала при Р = 50 кге / мм2, мм: - *
круг 90 125 90
квадрат 80 120 80
суммарное сечение смешанного метал- лолома, приведенное к монолиту, мм2 . 40 000 80 000 40 000
Длина ножей, мм 800 1650 800
Число ходов ножа в 1 мин 5 3 6
Установленная мощность, кВт 164 653 167
Масса, т 76,0 175,0 100,0
Усилие подпрессовки, тс 150
Размеры загрузочной камеры в начале подпрессовки, мм — — 4800x2500x300
Размеры загрузочной камеры в конце подпрсссовки, мм — — 4800x750x500
117
Глава 2 Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Неразделенные аккумуляторы
Резка
Дробление
Решетки
Аккумуляторные
банки
Грохочение
-6 мм + 6 мм
Смешанный Пневмосепарация
продукт
Металлический
свинец
Органика
1—
Органика
Рис. 2.43. Технологическая схема разделки аккумуляторного лома
По другой технологии (рис. 2.43)
отработанные аккумуляторы загру-
жают на пластинчатый конвейер, с
помощью которого их подают на гид-
равлические пресс-ножнины. На
ножницах обрезают верхнюю часть
аккумулятора с клеммами и пере-
мычками. Из моноблока удаляют ре-
шетки с сульфатно-окисной набив-
кой, а верхнюю часть направляют в
молотковую дробилку. Смесь дробле-
ного свинца и органики поступает на
грохот с отверстием сит 6 мм, на
котором отсеивают тонкую фрак-
цию, поступающую в отдельную ем-
кость. Надрешетный продукт — смесь
свинца и органики — направляют
через лопастный питатель в пневмо-
сепаратор для разделения смеси на
металлические и органические ком-
поненты.
Для обеспечения безопасных ус-
ловий работы линия разделки лома
аккумуляторов оснащена аспираци-
онной системой и системой сбора и
нейтрализации кислоты, а оборудо-
вание герметизировано.
Разделка поршней двигателей
внутреннего сгорания и литейного
лома, Технология разделки поршней
двигателей внутреннего сгорания и
мелкого литейного алюминиевого
лома основана на отделении желез-
ных приделок дроблением и извле-
чении железа электромагнитной се-
парацией (рис. 2.44).
Лом поршней, литейный и быто-
вой алюминиевый лом и отходы из
бункера пластинчатым питателем
выгружают на ленточный конвейер
шириной 800—1000 мм. Скорость дви-
жения конвейера вдвое превышает
118
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
скорость движения ленты пластинча-
того питателя. Над ленточным кон-
вейером установлен электромагнит-
ный жслезоотделитель ЭПР-120. Си-
стемой конвейеров материал подают
в дробилку, дробленый продукт раз-
гружают на ленточный конвейер и
электромагнитным шкивом ШЭ из-
влекают железные приделки.
Основные показатели работы установки
Производительность дробилки
СМД-86, т/ч.......................5,0
Крупность дробленого
продукта, мм......................150
Засор алюминиевого
продукта железом, %............До 0,2
Разделка электромоторного дома.
Для разделки электромоторного лома
применяют несколько способов. Об-
резку лобовой части обмотки стато-
ров электродвигателей переменного
тока малой и средней мощности (типа
А, А2, АО2, АО, АК) производят на
токарном станке.
Для выдергивания обмотки из ста-
торов электродвигателей применяют
станок (рис. 2.45).
Техническая характеристика станка
для выдергивания обмотки
из статоров электродвигателей
Производительность по статорам
средних размеров, шт./ч...........8—10
Тяговое усилие лебедки, кг........1480
Скорость каната, м/с...............215
Редуктор, тип................РШ 80-37-2
Мощность электродвигателя
лебедки, кВт.......................5,5
Частота вращения вала
электродвигателя, об/мин...........970
Рис. 2.44. Установка разделки поршней двигателей внутреннего сгорания и литейного
лома:
1 — бункер; 2 — питатель; 3 — сортировочный конвейер; 4 — жслезоотделитель; 5 — скребко-
вый конвейер; 6 — дробилка; 7 — ленточный конвейер; 8 — электромагнитный шкив
119
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
2680
Рис. 2.45. Станок для выдергивания обмотки из статоров электродвигателей:
1 — рама на лыжах; 2 — колонка; 3 — гидроцилиндр; 4 — подвижной упор; 5 — электродвига-
тель; 6 — муфта сцепления; 7 — лебедка; 8 — крюк
Обжиг роторов и статоров элект-
родвигателей производят в камерной
печи с подъемно-выдвижным подом
(рис. 2.46). Загруженный под вкаты-
вают в печь и при помощи гидравли-
ческого привода поднимают в рабо-
чее положение. Печь отапливают со-
ляровым маслом.
Техническая характеристика печи
Производительность, т/смену .... 3,5—4,5
Масса одноразовой загрузки, т.. 2,0—2,5
Температура, °C: >
в камере обжига......... 600—800
в камере дожигания...... 900—1000
Объем камеры:
обжига, м3...................7,0
дожигания, м3................7,8
Время обжига, ч.................3—5
Разделка шарошечных долот. Ша-
рошечные долота (типы ОК, К, ТК,
ТЭ и др. диаметром от 190 до 295 мм)
отделяют от штанг огневой резкой
или прессованием. Долота нагревают
до 600—800 °C в высокочастотной
печи. Благодаря большому темпера-
турному расширению стали, крепле-
ние твердосплавных зубков в теле
долота значительно ослабевает.
Нагретое долото помещают на
стол виброударной установки, под
воздействием циклических ударов
зубки выпадают из посадочного от-
верстия долота. Твердосплавные зуб-
ки очищают от окалины и загрязне-
ний на грохоте, а затем подвергают
магнитной сепарации.
Техническая характеристика установки
Производительность в смену:
по зубкам, кг..................100
по шарошкам, шт......... 150—200
Время нагрева шарошки, мин.....3—4
Пневмоударник, тип .. М-1900А или М-48
Высокочастотная печь, тип..ЛЗ-2-67
Разделка лома электроламп. Все
разновидности ламп накаливания,
число видов которых достигает более
2000, состоят из однотипных частей,
различающихся размерами и формой.
Примерно 90 % массы ламп состав-
ляет стекло, остальное — железо, ла-
тунь, медь, никель, оловянный при-
пой, вольфрам и молибден.
120
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 2.46. Камерная печь для обжига электродвигателей:
/ — камера обжига; 2 — камера дожигания; 3 — вентилятор; 4 — трубопровод отсоса; 5 — под
печи; 6 — шток; 7 — форсунка; 8 — рельсовый путь
Институт «ВНИИПвторцветмет»
разработал технологию первичной
обработки лома электроламп, в ре-
зультате которой достигают разделе-
ния всех составляющих на фракции,
пригодные для дальнейшего исполь-
зования. Лом электроламп дробят на
молотковой дробилке, а затем из-
мельченный продукт подвергают маг-
нитной сепарации. Магнитная фрак-
ция, состоящая из железа (90 %) и
никеля (10%), пригодна для произ-
водства ферроникеля.
Немагнитную фракцию подверга-
ют классификации через сито с диа-
метром отверстий 2,5 мм. Надрешет-
ный продукт, состоящий из сплавов
меди (50 %) и свинца с оловом (10 %),
121
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
может быть использован для выпуска
бронзы. Во фракцию — 2,5 мм перехо-
дят вольфрам, молибден и основная
часть стекла. С помощью электричес-
кой сепарации вольфрам и молибден
отделяют от стекла для дальнейшего
использования в производстве вольф-
рама и молибдена. Стеклянные отхо-
ды могут быть использованы в произ-
водстве строительных материалов.
Разделку ламп с ртутным напол-
нением начинают с удаления из них
ртути и очистки последней от при-
месей путем фильтрации через слой
извести. После очистки ртуть может
быть использована наравне с первич-
ной. Лом ламп после удаления ртути
перерабатывают по общей схеме для
электроламп.
Разделка лома и отходов
кабельной продукции
Лом и отходы кабельной продук-
ции представляют собой сложную сы-
рьевую группу: кабель бронированный
и небронированный в свинцовой или
алюминиевой оболочке; кабель в ре-
зиновой или полимерной оболочке;
проводники тока в резиновой, поли-
мерной, бумажной, тканевой оболоч-
ке. Во всех типах кабельных отходов
токопроводящие жилы изготовлены из
меди марки МО и Ml или алюминия
марки А1 и А2, а свинцовая оболоч-
ка — из свинца марки С-3. Металли-
ческая оплетка выполняется из сталь-
ной ленты различных марок легирован-
ных сталей толщиной 0,3—1,0 мм и
шириной 55—60 мм либо проволоки
диаметром 4—5 мм. В качестве изоля-
ционных материалов применяют ре-
зину, полимеры, различные ткани,
бумагу, битум, смолы.
Разделку кабеля и проводников
тока производят на механических
122
станках и специализированных лини-
ях с получением товарных продуктов
по видам металла и отделеггием изо-
ляционных материалов, пригодных
для вторичного использования в про-
мышленности.
Кабелеразделочный станок Донец-
кого завода цветных сплавов (рис. 2.47),
предназначенный для разделки слож-
ного кабеля диаметром от 20 до
80 мм, состоит из двух совмещенных
механизмов: подачи кабеля и резания.
Скорость резания кабеля вдвое боль-
ше скорости подачи кабеля. Подаю-
щие ролики диаметром 450 мм рас-
положены вертикально на двух гори-
зонтальных валах, укрепленных на
раме станка. Регулировка зазора между
роликами по диаметру разделываемо-
го кабеля производится регулировоч-
ным винтом. Подающие ролики при-
водят во вращение с помощью элек-
тромеханического привода. Режущие
дисковые ножи имеют горизонталь-
ное расположение и приводятся в
движение собственным приводом.
Стаггок не устраняет операции руч-
ной разделки и снятия стальной об-
мотки с разрезанных кусков кабеля.
Техническая характеристика станка
Мощность электродвигателя, кВт..4,5
Число режущих дисков, шт.........2
Диаметр режущих дисков, мм......220
Число оборотов режущих
дисков в 1 мин..................47
Скорость подачи кабеля, м/с.....0,25
Производите з ьность
станка, т/ч ................0,8—1,2
Кабелеразделочный стаггок, разра-
ботанный институтом «ВНИИПвтор-
цветмет» (рис. 2.48), выпускается двух
типоразмеров (I и II) Станок состоит
из стального корпуса, в который
вмонтированы два вала с колесами
подающего устройства. Нижний вал
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
вращается от привода, верхний — че-
рез промежуточную шестерню от ниж-
него вала. Подающие колеса станка
имеют односторонние зубья и про-
дольные канавки. Продольный разрез
оболочки кабеля производится ножом,
установленным позади нижнего пода-
ющего колеса. Регулирование ножа по
диаметру кабеля производится махо-
виком за счет поворота ножа вокруг
своей оси. Для разделки нарезанные
куски кабеля сортируют по диаметрам
10-30, 40-50, 50-80, 80-150 мм.
Резку брони и оболочку кабеля про-
изводят на станках, после чего осу-
ществляют разделку путем снятия
оболочки с металлических жил вруч-
ную. Станок прост по конструкции,
удобен в эксплуатации, но не устра-
няет ручной труд. Станки могут ра-
ботать в комплекте в одной техно-
логической линии.
Рис. 2.47. Кабелеразделочный станок Донецкого завода цветных сплавов:
/ — механизм регулировки схождения дисковых ножей; 2 — подающие ролики; 3 — кабель;
4 — дисковые ножи; 5 — механизм регулировки схождения подающих роликов
Рис. 2.48. Кабелеразделочный станок «ВНИИПвторцветмет»:
1 — подающее колесо, 2 — механизм регулировки схождения подающих колес; 3 — узел разре-
зания и раскрывания кабеля; 4 — чистильщик; 5 — направляющая втулка; 6 — механизм регули-
ровки узла резания и раскрытия кабеля
123
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Техническая характеристика станка
Тип I Тип II
Производительность,
т/год....................300 500
Диаметр кабеля, мм..... 10—60 50—150
Скорость подачи
кабеля, м/с..............0,7 0,6
Частота вращения
подающих
роликов, об/мин..........50 30
Мощность
электродвигателя, кВт....75 10
Габариты, мм:
длина...............1570 1765
ширина..............600 720
высота..............1400 1850
Масса, кг.............. 1175 1575
Установка переработки проводни-
ков тока в полимерной, резиновой,
бумажной и другой изоляции с сече-
нием жил от 5—6 до 0,5 мм показана
на рис. 2.49. В измельчитель загружа-
ют пучки проводников весом 2—3 кг.
Рис. 2.49. Линия разделки отходов проводников тока в полимерной и резиновой изо-
ляции:
1 — короб с подготовительными пучками проводников, 2 — площадка для обслуживания дро-
билки, 3 — измельчитель роторный ИПР-450М; 4 — ковшевой элеватор; 5 — забрасыватель,
6 — пнсвмосспаратор, 7 — вентилятор; 8—11 — короба
Рис. 2.50. Станок для разделки сталеалюминиевого провода:
/ — упорная стойка; 2 — фильерное отверстие; 3 — намоточный барабан; 4 — редуктор; 5 —
электродвигатель; б — рама
124
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Показатели работы установки
переработки сырья с медной
токопроводящей жилой
Производительность
линии, т/ч.................0,4—0,5
Выход фракции, %:
металлической.............70—75
крупной полимерной........10—15
мелкой полимерной............10
Засор фракции, %:
металлической.................До 2—3
крупной полимерной..........До 2
мелкой полимерной....Следы пыли
Выход нераскрытых проводников
для повторного измельчения, % ....5—10
Установленная мощность, кВт.....40
Разделка сталеалюмиииевого про-
вода. Заготовленный отрезками до
10—15 м провод с одного конца на
участке 400—500 мм разделывают
вручную, стальной сердечник прово-
да протягивают через фильерное от-
верстие упорной стойки и закрепля-
ют на коническом барабане станка
(рис. 2.50). При вращении барабана на
него наматывается сердечник, а алю-
миниевые жилы, задержанные упор-
ной стойкой, остаются за ее плоско-
стью. После разделки провода бухта
стального провода снимается с бара-
бана, а алюминиевые жилы отправ-
ляют на пакетирование.
Низкотемпературная переработка
лома. Известно, что ряд материалов —
низкоуглеродистая сталь, цинк, по-
лимеры, резина и некоторые дру-
гие — при низких (минусовых по шка-
ле Цельсия) температурах становятся
хрупкими и легко дробятся. В то же
время некоторые цветные металлы —
медь, алюминий, свинец, магний —
при глубоком охлаждении практичес-
ки не теряют пластичности.
Исходное сырье
Сортировка
Резка
Охлаждение
Дробление
Магнитная сепарация
Магнитный Немагнитный
продукт продукт
Воздушная сепарация
Металлический Полимерная
концентрат
фракция
Рис. 2.51. Принципиальная технологическая схема низкотемпературной переработки
неосвинцованпого лома кабеля
125
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Изменение пластичности (удар-
ной вязкости) стали, полимеров и ре-
зины позволяет при глубоком охлаж-
дении измельчать эти материалы, а
указанные выше цветные металлы ос-
таются неизмельченными. Таким об-
разом, смешанный лом черных и
цветных металлов, а также лом кабе-
ля (металлы, резина, полимеры)
могут быть охлаждены и продробле-
ны, а полученная смесь металлов и
полимеров может быть разделена на
отдельные составляющие с помощью
грохочения, гидравлической класси-
фикации, магнитной и воздушной
сепарации.
Институтом «ВНИИПвторцвет-
мет» проведены исследования по низ-
котемпературной переработке лома
кабеля и разработана опытно-про-
мышленная установка, которая в на-
стоящее время работает в ПО «До-
нецквторцветмет». Производитель-
ность установки — 700 т кабеля в год,
мощность электродвигателя — 310 кВт.
Технологическая схема процесса низ-
котемпературной переработки лома
неосвинцованного кабеля приведена
на рис. 2.51.
Предварительно лом и отходы
кабеля сортируют по виду металла
оболочки (свинец, алюминий) и то-
копроводящей жилы (медь, алюми-
ний). Дальнейшую переработку этих
видов кабеля ведут раздельно.
Лом и отходы кабеля режут алли-
гаторными ножницами на куски дли-
ной до 1500 мм и подают в камеру
охлаждения непрерывного действия.
Для охлаждения материала использу-
ют холодный воздух (-80 +-100 °C),
вырабатываемый турбохододильной
машиной МТХМ-25Р. Из камеры ох-
лаждения лом поступает в молотко-
вую дробилку, а затем на магнитную
126
и воздушную сепарации. В результате
переработки получают медь, алюми-
ний, свинец, сталь и полимеры. Со-
держание полимеров в медном и алю-
миниевом концентратах — 2—3 %,
металла в полимерной фракции —
1—1,5 %. Установку обслуживает 3 че-
ловека. На 1 т перерабатываемого ка-
беля расходуется 250 кВт-ч электро-
энергии.
Пакетирование и брикетирование
лома и отходов
Пакетирование. Имеет целью уп-
лотнение некомпактного сырья в па-
кеты определенных габаритов и плот-
ности. Плотность пакета, определяемая
величиной прессового усилия и тол-
щиной прессуемого материала, состав-
ляет для алюминия 1400—2000, для
меди — 2000—4500 кг/м3. Пакетирова-
нию на пакет-прессах подвергают са-
молетный и прочий негабаритный лом,
разделанный на куски размером
1,2x0,5x0,4 м, радиаторы двигателей,
отходы тонкостенных труб, прутков,
обрези, вьюнообразную стружку, раз-
деланный на станках кабельный лом,
проводники тока, статорную обмотку,
высечку, выштамповку, пучки спутан-
ного голого провода, бытовой лом.
В зависимости от усилия прессо-
вания гидравлические пакет-прессы
(рис. 2.52) разделяют на прессы
(табл. 2.19) малой мощности — с
усилием прессования менее 2 МН
(ПГ-150, Б-132, Б-1330), прессы сред-
ней мощности — с усилием 2—5 МН
(СРА-400, ПГ-400, Б-1334), прессы
большой мощности — с усилием бо-
лее 5 МН (CPA-1000, СРА-1250).
Мощные прессы СРА-1000 и
СРА-1250 работают на Мценском и
Сухоложском заводах вторичных
цветных металлов.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 2.52. Пакетировочный пресс Б-1334:
1 — станина; 2 — пресс-камера; 3 — крышка; 4 — система гидропривода
Таблица 2.19
Технические характеристики пакетировочных прессов
Модель пресса Габариты прес- совой камеры, м Габариты пакета, м Усилие на последней ступени прес- сования, МН Производи- тельность пресса, шт./ч Мощность электро- двигателей, кВт Масса, пресса, т
Б-132 1,5х0.7х0,6 0,3x0,4x0,6 1,0 25 10 8
Б-1330 1,7x0,9x0,3 0,3x0,3x0,5 1,0 75 85 26
ПГ-150 1,8x0,7x0,6 0,3x0,3x0,6 1,5 20 20 10
Б-1334 1,7x1,4x1,2 0,4x0,4x0,5 2,5 35 135 72
СРА-400 3,0x2,6x0,8 0,6х0,6х1,2 2,9 15 220 113
ПГ-400 2,8x1,5x1,1 0,4х0,5х0,6 3,9 20 220 87
СРА-1000 4,5х4,0х1,3 1,0x0,7x2,0 6,2 20 250 308
СРА-1250 2,2x0,8x2,9 1,0x0,8x0,8 11,8 45 430 285
Брикетирование. Применяют для
уплотнения стружки цветных метал-
лов крупностью менее 100 мм после
предварительного обезжиривания,
сушки и магнитной сепарации. Бри-
кетирование осуществляют на гидрав-
лическом прессе Б-654 (рис. 2.53) пос-
ледовательно за шесть циклов, синх-
ронизированных системой блокиров-
ки и автоматики. Первый цикл — от-
секание порции сырья и первоначаль-
ное уплотнение его пневматически-
ми трамбователями, второй — вдав-
ливание уплотненной стружки пресс-
штемпелем в матрицу, третий — зах-
ват новой порции стружки с помо-
щью пневматических трамбователей
и возврат их в исходное положение,
четвертый — прессование главным
гидравлическим цилиндром при дав-
лении (13—1б)х105 тс/м2 с получени-
ем готового брикета, пятый — из-
влечение готового брикета из мат-
рицы и перемещение трамбователей
в исходное положение, шестой —
возврат главного цилиндра в исход-
ное положение и повторная загруз-
ка пресса.
127
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Рис. 2.53. Пресс гидравлический Б-654:
1 — станина; 2 — главный гидравлический цилиндр; 3 — поршень; 4 — пресс-штемпель;
5 — контейнерное устройство; 6 — пневматический трамбоватсль; 7 — матрица; 8 — стяжные
шпильки
Техническая характеристика пресса
Масса пресса, т..................23,6
Усилие прессования, тс...........630
Размер брикета, мм:
диаметр...................140—160
высота......................50—90
Масса брикета, кг
алюминиевого...................2—2,5
бронзового, латунного.........6—7
Производительность, т/ч:
на алюминиевой стружке.......0,5—1,0
на бронзовой стружке......3,0—3,5
Электродвигатель, тип........АО 93-6
Мощность, кВт.....................55
Частота вращения вала, об/мин....985
штук............................2
Сушка лома и отходов
Лом и отходы цветных металлов
перед плавкой подвергают сушке в
барабанных и камерных печах.
Барабанные печи. Для сушки
стружки цветных металлов применя-
ют барабанные печи прямого и кос-
венного нагрева.
Печи прямого нагрева
(рис. 2.54) работают по принципу про-
тивотока — сырье и газы движутся на-
128
встречу друг другу. Угол наклона сталь-
ного барабана (толщина стенки 16—
20 мм) составляет 3—6° в сторону раз-
грузочного конца. Для улучшения про-
цессов теплопередачи барабан обору-
дован насадками. Печи отапливаются
природным газом или мазутом и име-
ют топки, футерованные огнеупорным
кирпичом. Для равномерной подачи сы-
рья в печь используют вибропитатели.
Техническая характеристика
барабанной печи
Алюминиевая Стружка
стружка медных
сплавов
Длина барабана, мм ...8000—16 000 9500
Диаметр барабана, мм ... 1200—2200 1020
Частота вращения
барабана, об/мин........3—6 6,3
Содержание влаги
в исходном, %...........До 20 До 15
Влажность сухой
стружки, %..............4 3
Температура стружки на
выходе из барабана, *С ...До 200 До 200
Температура газов, ’С:
на входе.............700 700
на выходе........250—300 250—300
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Производительность
по сухой стружке, т/ч.2,5—5 2,5—3
Удельный расход
условного топлива, кг/т... 25—30 25—30
Установка косвенного нагре-
ва «Интал» (рис. 2.55) английской
фирмы «Невел Дунфорд» представ-
ляет собой горизонтальный барабан,
состоящий из трех зон: первая зона
обогревается снаружи в результате
сжигания топлива в камере, вторая
— имеет тепловую изоляцию в виде
шамотной футеровки, третья — без
футеровки. Установка снабжена холо-
дильником и камерой дожигания.
Камера дожигания выполнена в виде
цилиндра, футерованного шамотным
кирпичом. Она сообщается с газохо-
дом первой зоны и оборудована фор-
сункой для зажигания жидкого топ-
лива или газовой горелкой с регули-
руемой подачей вторичного воздуха.
Сушилка и камера дожигания рабо-
тают на естественной тяге, обеспе-
чиваемой дымовой трубой.
Стружка поступает в сушилку из
бункера при помощи тарельчатого и
вибрационного питателей. Над послед-
ним установлена система орошения
водой и маслом. В установке стружка
подвергается трем стадиям обработ-
ки, включающим смешанный, кос-
венный и непосредственный нагрев
стружки с дистилляцией масел и ис-
парением влаги, непосредственный
нагрев и охлаждение стружки.
Стружка
Магнитная фракция
Подготовленная стружка
Рис. 2.54. Установка для сушки алюмини-
евой стружки:
/ — разрывное устройство; 2 — конвейер лен-
точный; 3 — дробилка молотковая; 4 — двух-
челюстной грейфер; 5 — конвейер пластинча-
тый; 6 — грохот односитный; 7— конвейер пла-
стинчатый; 8 — питатель дисковый; 9 — виб-
ропитатель; 10 — сушилка барабанная проти-
воточная; 11 — элеватор, 12— 4-барабанный
магнитный сепаратор; 13 — элеватор; 14 — по-
воротный стол; 15 — короб
129
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Рис. 2.55. Установка безокислительной сушки стружки типа «Интал»:
1 — бункер, 2 — тарельчатый питатель; 3 — вибрационный питатель, 4, 9 — вентиляторы пер-
вичного воздуха; 5, 10— форсунки; 6 — вентилятор вторичного воздуха- 7— камера дожигания;
8 — дымовая труба; 11 — газоход, 12 — термопара, 13— камера нагрева; 14 — венцовая шестер-
ня; 15 — вентилятор первичного воздуха; 16 — опорные ролики; 17 — привод; 18 — разгрузоч-
ная камера, 19 — разгрузочная течка
Зона косвенного нагрева обогре-
вается внешней топкой, свод кото-
рой имеет прорези для распределе-
ния тепла по длине кожуха барабана.
Тепло от сжигания мазута использу-
ют для нагрева стружки первой зоны
барабана. Во избежание окисления
стружки здесь поддерживают восста-
новительную атмосферу. Температу-
ра кожуха барабана автоматически
поддерживается на заданном уровне
за счет дискретного включения топ-
ливосжигающих устройств, которые
отрегулированы таким образом, что-
бы температура кожуха барабанов не
превышала заданной величины. При
этом температуру необходимо поддер-
живать достаточной для испарения
воды и масла из стружки. Перегрев
стружки не допускается.
Вторая зона не имеет внешнего
обогрева, так как тепла, поступающе-
го из первой камеры, достаточно для
окончания процесса сушки. Третья
130
зона барабана — холодильник — про-
дувается воздухом. Охлаждая стружку,
воздух нагревается и поступает во вто-
рую зону, из которой он уносит в пер-
вую зону пары масел и воды, где про-
исходит частичное сжигание паров
масел, оставшаяся часть сжигается в
камере дожигания. В целях стабилиза-
ции теплового режима стружку оро-
шают маслом или водой в зависимос-
ти от соотношения вода — масло не-
посредственно на вибропитателе.
Установки «Интал»
изготавливаются следующих размеров:
Длина, мм.... 5182 7315 9144 10668
Диаметр, мм... 1067 1371 1702 1981
Температура в первой зоне колеб-
лется в пределах 400—450 °C, во вто-
рой — 250 °C, в камере дожигания —
730—750 °C. Количество утилизируе-
мого тепла зависит от габаритов ус-
тановки и колеблется в пределах
(0,4—5,0)103 кДж/ч.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Камерные печи предназначены
для сушки крупнокускового матери-
ала. Камера выполнена из шамотного
кирпича и заключена в металличес-
кий кожух. Над камерой смонтирова-
на топка из огнеупорного кирпича.
Топка имеет каналы для прохожде-
ния воздуха. При сжигании топлива
происходит нагрев воздуха, проходя-
щего по каналам. В камере смешения
происходит смешивание дымовых га-
зов с воздухом, поступающим через
отверстия в корпусе топки, газовая
смесь поступает снизу в камеру суш-
ки. Контейнеры с ломом устанавли-
вают на тележку и с помощью цеп-
ного привода вкатывают в камеру
сушки через входные дверцы, распо-
ложенные в торцевой стенке печи.
Техническая характеристика
камеры сушки
Габариты, мм:
длина........................4510
ширина..................... 4675
высота..................... 5000
Расход мазута, кг/ч.............102
Тепловое напряжение
топки, ккал/м3ч.................106
Температура газов в топке, ’С.1500
Температура газов в сушилке, °C.400
Скорость передвижения
тележки, м/мин.................13,8
Время сушки, ч................'.1,0
Производительность, т/ч......2,5—3,0
2.2.6. Металлургическая
переработка лома и отходов
Переработка вторичных
алюминиевых отходов
Вторичные алюминиевые отходы
состоят из производственных отходов
(~ 75 %) и амортизационного лома
(~ 25 %). Состав отходов, %: стружки
~35, кусковые отходы -32 и шлаки
- 8. Лом с железными приделками со-
ставляет около 9 %. В основном
(-92 %) лом и отходы алюминия ис-
пользуют для выпуска сплавов на за-
водах «Вторцветмет» и только около
8 % потребляют предприятия, выпус-
кающие алюминиевый прокат. Разно-
образие алюминиевого сырья обус-
ловливает использование для его пе-
реработки различных видов печей.
В России алюминиевый лом и отхо-
ды перерабатывают в одно-, двух- и
трехкамерных отражательных печах и
электрических индукционных тигель-
ных печах.
Отражательные печи. Наиболь-
шее распространение получили двух-
камерные отражательные печи, со-
четающие функции плавильного аг-
регата и миксера для корректировки
химсостава и хранения металла на
период разливки. Эти печи универ-
сальны, их используют для плавки
всех видов алюминиевого лома и от-
ходов. На этих печах выплавляют око-
ло 80 % вторичных алюминиевых
сплавов. Емкость плавильной каме-
ры двухкамерных печей — от 10 до
30 т, а емкость копильника обычно
на 15 % больше емкости плавильной
камеры. Для кладки печей применя-
ют шамотный кирпич.
Двухкамерная печь емкостью 18 т
(рис. 2.56) состоит из плавильной ка-
меры размером 3500x1300x1800 мм,
в торцевой стенке которой смонти-
рованы топливосжигающие устрой-
ства. Копильник имеет такую же пло-
щадь пода, но более глубокую ванну.
Рабочее пространство плавильной ка-
меры соединено газоходом с копиль-
ником, откуда отходящие газы по
борову поступают в газоочистные ус-
тановки, а затем в дымовую трубу. На
фронтальной стенке плавильной ка-
131
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
меры и копильника расположены
окна для завалки шихтовых материа-
лов перемешивания ванны, снятия
шлака и чистки печи. Все операции
обслуживания печей механизированы
и выполняются при помощи наполь-
ной завалочной машины.
Для производства алюминиевых
сплавов используют лом и отходы,
первичный алюминий и силумин,
подшихтовочные компоненты (крем-
ний марганец, магний, медь, цинк)
и вспомогательные материалы (флю-
сы), загрузку шихты ведут на сухую
подину. В первую очередь загружают
лом и кусковые отходы, после рас-
плавления в печь начинают подавать
стружку. По мере сероплавления в
печь загружают флюсы. В качестве за-
щитных (покровных) флюсов приме-
няют эквимолярные смеси хлоридов
натрия и калия. Смесь готовят из силь-
винита и хлоркалийэлектролита (от-
ходов магниевого производства). Тем-
пература плавления флюсов 650 °C.
Жидкий флюс хорошо смачивает
окислы алюминия, окислы кремния
и магния. Благодаря совместным дей-
ствиям поверхностных сил и реак-
ций, протекающих между жидким
металлом и флюсами, происходит
отделение окисных плен от металла
и переход их во флюс. Для более глу-
бокого рафинирования сплавов от
окислов и газовых включений и от
магния применяют флюсы с добав-
кой криолита. Расход флюсов зависит
от засоренности шихты и колеблется
в пределах 100—400 кг/т готовой про-
дукции. Температура в рабочем'про-
странстве в период плавления 1000—
1200 °C. После расплавления шихты и
снятия шлака расплав через летки пе-
реливают в копильник, от металла бе-
рут пробу на экспресс-анализ и по его
результатам корректируют на задан-
ную марку, затем жидкий сплав раз-
ливают в изложницы на конвейере.
Отходящие газы отражательных
печей, содержащие до 0,15 % серни-
стого ангидрида, до 0,3 г хлористого
водорода и до 2 г на 1 м3 пыли, под-
вергают очистке. Орошение скруббе-
ров и трубы Вентури производится
содовым раствором. КПД системы
газоочистки составляет 99,3—99,4 %
по улавливанию пыли, по хлористо-
му водороду — 91,7—97 %, по серни-
стому ангидриду — 99,3—99,9 %. Со-
держание вредных веществ в очищен-
ных газах ниже предельно допусти-
мых концентраций.
Технико-экономические показатели
работы двухкамерной отражательной
печи емкостью 18 т
Производительность
по жидкому металлу, т/сут........60
Извлечение металла
в готовую продукцию, %..........93
Расход условного топлива,
кг/т готовой продукции..........230
Плавку алюминиевого лома с же-
лезными приделками проводят в
сплавочных печах с боковой и верх-
ней загрузкой. Производительность
печей — 20—30 т в сутки. Сплавоч-
ные печи с боковой загрузкой отли-
чаются от обычных отражательных
наличием наклонного пода в сплавоч-
ной камере, который облетает уда-
ление железных приделок через ра-
бочее окно и уменьшает соприкос-
новение железных приделок с распла-
вом алюминия. Загрузку лома в печь
производят периодически отдельны-
ми порциями после оплавления пре-
дыдущей порции. Перед загрузкой
железные приделки выгребают из
печи мульдозавалочной машиной. По
мере наполнения сплавочной каме-
132
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ры алюминиевым сплавом его пере-
ливают в копильник.
Печь с верхней загрузкой (рис. 2.57)
состоит из вертикальной сплавочной
камеры и копильника. Загрузку лома
осуществляют через верхнее отвер-
стие сплавочной камеры, закрывае-
мое откатывающейся крышкой, выг-
реб железных приделок — через ра-
бочее окно в нижней части камеры.
Расплав собирается в копильнике,
откуда его выпускают и разливают в
виде подготовительного сплава. Печь
позволяет перерабатывать лом боль-
ших габаритов при более низком,
чем в печах с боковой загрузкой,
удельном расходе условного топли-
ва — до 250 кг/т.
Рис. 2.56. Двухкамерная отражательная печь емкостью 18 т:
1 — плавильная камера; 2 — завалочное окно; 3 — порог; 4 — свод; 5 — копильник; б —
аптейк; 7 — боров, 8 — летка
Рис. 2.57. Печь с верхней загрузкой;
/ — напольная машина; 2 — шлаковый короб; 3 — крышка загрузочного окна; 4 — плавильная
камера; 5 — копильник; 6 — горелки; 7 — боров; 8 — метка, 9 — ковш
Институтом «ВНИИПвторцвет-
мет» разработана конструкция шахт-
ной печи для плавки алюминиевого
лома с железными приделками. Печь
состоит из последовательно располо-
женных вертикальной шахты, в ко-
133
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
торую загружают лом, плавильной
камеры и копильника. В нижней час-
ти шахты установлен толкатель с
электроприводом. Плавильная каме-
ра сообщается с шахтой-окном, на
противоположной стене камеры име-
ется окно для удаления железных при-
делок. Печь отапливается мазутными
горелками, установленными в торце-
вой стене и своде копильника. Отхо-
дящие газы из копильника и плавиль-
ной камеры поступают в шахту, а
затем в наклонный газоход. При по-
лупромышленных испытаниях про-
цесса получены следующие показа-
тели: производительность — 7 т с 1 м2
пода печи в сутки, расход топлива —
83 кг условного топлива — на 1 т лома,
извлечение металлов в подготовитель-
ные сплавы — 97 %. Для переработки
дробленого кускового лома алюмини-
евых сплавов институтом «ВНИИП-
вторцветмет» разработана шахтная
печь специальной конструкции. Печь
состоит из футерованной огнеупор-
ным кирпичом шахты с наклонной
подиной и копильника. Загрузку ших-
ты ведут через отверстие в верхней
части шахты. Плавка лома осуществ-
ляется с помощью высокоскорост-
ных горелок, расположенных в ниж-
ней части шахты, расплав по наклон-
ной подине стекает в копильник,
обогреваемый отдельной горелкой.
Газы из копильника и шахты посту-
пают в газоходную систему. При по-
лупромышленных испытаниях про-
цесса получены следующие показа-
тели: производительность — 40 т/м2
в сутки, расход условного топлива —
100 кг на 1 т лома, извлечение ме-
таллов в сплавы — 97,5 %.
Институтом «ВНИИПвторцвет-
мет» разработана конструкция соле-
вой сплавочной печи (рис. 2.58) для
134
переработки алюминиевого лома с
железными приделками. Печь пред-
ставляет собой стальной цилиндр с
дном, футерованный шамотным кир-
пичом. По периферии в печи установ-
лено три угольных электрода, рабо-
чее напряжение — 30 В, потребляе-
мая мощность печи — 160 кВт.
В печи размещается стальная корзина
с перфорированным дном и стенка-
ми. В печь загружают флюс состава, %:
45NaCl, 45КС1, 10Na2AlF6 и направ-
ляют солевую ванну, температуру ко-
торой поддерживают равной 800—
850 °C. В солевую ванну погружают
корзину с ломом, после оплавления
алюминия ее извлекают из печи, при-
делки удаляют из корзины. При полу-
промышленных испытаниях были
получены следующие показатели:
производительность — 3 т/сут , рас-
ход электроэнергии — 450 кВт-ч и
флюса — 125 кг на тонну сплава, из-
влечение в сплав — 99,3 %.
Электрические тигельные печи
обычно применяют для переработки
мелкой шихты — стружки и обрези.
Электропечь ИАТ-6М (рис. 2.59) со-
стоит из следующих основных узлов:
стального кожуха, тигля, индукто-
ра, крышки печи с механизмом
подъема и поворота. Печь наклоня-
ется с помощью гидравлического
механизма, токопровод к печи вы-
полняется гибкими водоохлаждаемы-
ми кабелями. Охлаждение медного
индуктора водяное, температура
воды на выходе из индуктора — не
выше 55 °C. Тигель изготавливают из
специального жаропрочного бетона
или шамотно-кварцитовой массы,
срок службы тигля — 12—15 месяцев.
Мощность печи регулируют пере-
ключением ступеней напряжения
питающего трансформатора.
Часть VIII. Технологические решения по утилизациитвердых отходов
Рис. 2.58. Электрическая солевая печь:
1 — крышка; 2 — вытяжной боров; 3 — футеровка; 4 — корпус; 5 — корзина; 6 — изложница;
7 — железные приделки; 8 — электрод
Загрузку печей шихтой ведут на
переходящую жидкую ванну, в печи
при сливе готового сплава оставля-
ют около одной четверти его коли-
чества. В первую очередь загружают
лом, затем стружку, на поверхность
шихты вводят небольшое количество
(до 45 кг/т) флюса — сильвинит и
хлоркалийэлектролит. После загруз-
ки печь ставят под нагрузку, плав-
ление ведут до образования жидкой
ванны, жидкий металл нагревают
обычно до 800 °C. В процессе плавле-
ния с поверхности ванны с помо-
щью шумовки 2—3 раза удаляют
окислы — так называемые съемы.
После полного расплавления шихты
и тщательного перемешивания рас-
плава отбирают пробу на экспресс-
анализ, по результатам которого
производят корректировку химичес-
кого состава сплава. Готовый металл
переливают в подогретый ковш и
разливают на конвейере.
Технико-экономические показатели
работы электропечи ИАТ-6
Производительность
по жидкому металлу, т/сут.........35
Извлечение металла
в готовую продукцию, %............95
Расход электроэнергии,
кВт-ч/т......................730—790
Рафинирование. Повышение каче-
ства алюминиевых сплавов, получае-
мых из лома и отходов в отражатель-
ных и электрических печах, достига-
ется рафинированием расплава от вред-
ных примесей и неметаллических
включений. На некоторых заводах ра-
финирование от цинка осуществляют
в вакуумных индукционных печах,
цинк улавливают в конденсаторах.
Температуру в печи поддерживают 800—
850 °C, содержание цинка в сплаве сни-
135
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
жают с 1—3 до 0,1—0,3 %. Рафиниро-
вание от неметаллических включений
и водорода производят путем фильт-
рации жидкого сплава через слой кон-
вертерного (от конвертирования чугу-
на) шлака с одновременной продув-
кой азотом. Готовый сплав содержит
менее 0,25 см3 на 100 г сплава.
Рис. 2.59. Тигельная индукционная печь типа ИАТ-6М:
1 — кронштейн, 2 — тигель, 3 — магнитолровод; 4 — металлическое кольцо, 5 — футерованная
крышка, 6 — дымоход; 7— рабочая площадка; 8 — кожух, 9 — индуктор, 10 — рама; // — электрод
Переработка вторичных
медьсодержащих отходов
Вторичные медные отходы пример-
но на 45 % используют для выплавки
различных марок литейных бронз и
латуней, на 17 % — для производства
деформируемых сплавов на заводах по
обработке цветных металлов и около
5 % — для получения химических со-
единений. До 33 % вторичного медьсо-
держащего сырья из-за низкого каче-
ства перерабатывают в шахтных печах
136
и конвертерах на черновую медь и
бронзу на медеплавильных заводах.
Переработка на бронзу и латунь.
При выплавке бронз и латуней в ка-
честве подшихтовочных компонен-
тов применяют олово, цинк, сви-
нец, алюминий, кремний, марга-
нец, железо. Вспомогательными ма-
териалами являются флюсы. Плавку
лома и отходов на литейную оло-
вянную бронзу проводят в однока-
мерных отражательных печах, ли-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
тейные латуни и безоловянные брон-
зы выплавляют преимущественно в
электрических канальных индукци-
онных печах.
Отражательные печи (рис. 2.60)
имеют емкость 25—45 т, площадь
пода — 7,4—9,6 м2. Кладку печей вы-
полняют из шамотного кирпича, ле-
щадь и стены в области ванны — из
хромомагнезитового. Печи отаплива-
ют мазутом, природным газом и ком-
бинированным топливом (газ и мазут).
При производстве медных спла-
вов в отражательных печах подготов-
ленную шихту загружают завалочной
машиной на переходящую жидкую
Рис. 2.60. Прямоточная отражательная печь для плавки бронз:
/ — фундамент; 2 — кладка; 3 — загрузочные окна; 4 — газоход; 5 — газомазутные горелки
137
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
ванну, вес которой составляет 25—
35 % веса плавки. После расплавле-
ния шихты снимают шлак в шлаков-
ницы, расплав перемешивают и от-
бирают пробу для экспресс-анализа,
по результатам экспресс-анализа кор-
ректируют химический состав. Отхо-
дящие газы отражательных печей на-
правляют на очистку от пыли и окиси
цинка. Сначала газы поступают в по-
лый орошаемый скруббер, в котором
из-за резкого снижения скорости дви-
жения газа происходит оседание круп-
ной фракции пыли. Из скруббера газы
направляют в кулер, представляющий
собой ряд вертикальных труб с наруж-
ным воздушным охлаждением. В куле-
ре температура газов снижается до
температуры на 15—20 °C выше точки
росы, но обязательно ниже 100 °C во
избежание воспламенения ткани ру-
кавных фильтров. Из кулера газ посту-
пает в рукавные фильтры РФГ-5, в
которых улавливают окись цинка. КПД
очистки газов достигает 99 %. Окись
цинка в результате обратной продув-
ки и встряхивания фильтров ссыпа-
ется в бункера и далее шнеками пода-
стся в бумажные мешки, которые на-
правляют как товарную продукцию на
склад готовой продукции. Шлаки на-
правляют на медеплавильный завод
для переработки на черновую медь и
бронзу. Сплав из отражательных печей
разливают в изложницы стационарно-
го конвейера, расположенного непос-
редственно у печи.
Технико-экономические показатели
работы отражательных печей
Удельная производительность,
пода печи в сутки, т/.м2..........12
Расход условного топлива,
кг/т готовой продукции....... 230—320
Извлечение металла
в готовую продукцию, %.........94—95
Электрические индукционные ка-
нальные печи для плавки латуней и
бронз имеют емкость 3 т. Печь пред-
ставляет собой футерованную верти-
кальную камеру, заключенную в
стальной кожух (рис. 2.61). В нижней
части камера переходит в каналы,
внутри которых помещены сердечни-
ки. Каналы расположены в кварцевой
набивке. Жидкий металл, заполняю-
щий каналы, является токоподводом,
обеспечивающим нагрев расплава и
плавление шихты. Мощность транс-
форматора печи — 1000 кВт, рабочее
напряжение — 525 В, число фаз — 3.
Шихту к печи подают мостовым
краном и загружают в печь равномер-
но с помощью специального наклоня-
ющегося устройства. В процессе плав-
ки зеркало ванны покрывают флюсом
(хлоркалийэлектролит) или древесным
углем. После расплавления шихты сни-
мают шлак, химический состав спла-
ва корректируют по результатам эксп-
ресс-анализа отобранной пробы. Гото-
вый сплав из печи сливают в ковш, а
затем разливают на конвейере.
Технико-экономические показатели
работы индукционных канальных печей
Производительность, т/сут:
при плавке латуни.........22—52
бронзы.......................53
Удельный расход
электроэнергии, кВт-ч/т:
при плавке латуни....... 300—400
бронзы......................375
Извлечение, %:
при плавке латуни.......93—95,3
бронзы....ё................95,7
В последние годы достаточно ши-
рокое применение получило произ-
водство из бронзы и латуней полу-
фабрикатов — сплошных и трубных
заготовок с помощью установок го-
ризонтального непрерывного литья,
схема установки показана на рис. 2.62.
138
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 2.62. Одноручьевая
горизонтальная машина
непрерывного литья кон-
струкции УкрНИИмета:
/ — индукционная печь-мик-
сср; 2 — металлоприемник;
3 — кристаллизатор; 4 — уст-
ройство для вторичного ох-
лаждения; 5 — тянушая клеть;
6 — отливаемый слиток;
7 — механизм порезки
Рис. 2.61. Индукционная трехфазная печь для плавки меди или медных сплавов:
/ — магнитопровод; 2 — сливной носок
139
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Лом и отходы плавят в индукци-
онной канальной электропечи, из
которой расплав поступает в графи-
товый металлоприемпик. В нижней
части металлоприемника установлен
кристаллизатор, состоящий из медной
водоохлаждаемой рубашки и графи-
товой втулки. Отверстие во втулке де-
лают в соответствии с конфигураци-
ей отливаемой заготовки, внутреннюю
поверхность втулки полируют, при
отливке полых заготовок во втулку
вставляется графитовый стержень —
так называемый дорн. В кристаллиза-
торе происходит формирование и ох-
лаждение слитка до температуры
400—500 °C. Охлаждение слитка до
температуры 70—80 °C происходит в
узле вторичного охлаждения, пред-
ставляющем собой спираль из труб-
ки с отверстиями, вода после омы-
вания заготовки поступает в воронку
и отводится в канализацию.
Отливаемый слиток вытягивается
из кристаллизатора с помощью тя-
нущей клети. Клеть имеет две пары
роликов, верхние — прижимные,
нижние — приводные, ролики име-
ют накатку для лучшего сцепления с
заготовкой. Нижние ролики вращают-
ся с помощью привода, состоящего
из электродвигателя постоянного
тока, редуктора и пары цилиндричес-
ких шестерен, закрепленных на ва-
лах роликов. Между двигателем и ре-
дуктором установлен электромагнит-
ный тормоз. Скорость вытягивания от
0,08 до 1,38 м/мин регулируется рео-
статом. Слиток вытягивается периоди-
чески: вытягивание чередуется с ос-
тановками, продолжительность цик-
лов регулируется реле времени. Отли-
тая заготовка режется на мерные, за-
данные длины с помощью «летучей»
пилы, смонтированной на тележке и
140
снабженной гидравлической системой
зажима слитка и подачи диска пиль
при резе. На одном из заводов вторич-
ной цветной металлургии эксплуати-
руется двухручьевая установка гори-
зонтального непрерывного литья про-
изводительностью 16 т/сут.
Шахтная плавка применяется нг
ряде медеплавильных заводов для пе-
реработки низкокачественных лома i
отходов — шлаков, изгари, обрези
опилок, высечки, биметаллически*
лент и т.п. Конструкция шахтной печз
для переработки вторичного медьсо-
держащего сырья показана на рис. 2.63
Печь полностью кессонирована, име-
ет 26 фурм, площадь сечения в обла-
сти фурм — 8,35 м2. Загрузку шихты
производят вагонетками через окна,
оборудованные водоохлаждаемыми
заслонками, их подъем и опускание
осуществляются с помощью пневмо-
цилиндров. Печь имеет передний
электрообогреваемый горн, что по-
зволяет организовать высокопроизво-
дительную работу агрегата и снизить
содержание меди в шлаке.
Процесс плавки ведуг при расхо-
де кокса 10—12 % массы шихты, в
качестве флюса применяют извест-
няк, кварц и биметалл, железо, ко-
торое восстанавливает силикаты цвет-
ных металлов и повышает содержа-
ние закиси железа в шлаке, что це-
лесообразно в связи с высоким со-
держанием в нем цинка.
Производительность шахтной
печи составляет 80—100 т/м2 в сут-
ки, выход продуктов плавки в % оз
массы шихты: черная медь — 30—33,
шлак — 55, грубая пыль — 3—4, тон-
кая пыль — 5—10. Химический состав
черной меди, %: Си — 80—87, Zn —
2-6, Sn - 0,7-0,8, Pb - 1-2, Ni -
0,5—3; отвального шлака, %: Си —
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
0,7-0,9, Zn - 6-10, Sn -0,1-0,2,
Pb -о,2-0,5, SiO2 - 22-26, СаО -
8-12, FeO - 40-48, А12О3 - 5-13.
При конвертировании черной
меди и последующем огневом рафи-
нировании вторичной черновой меди
образуются шлаки, в которых кон-
центрируется значительная часть оло-
ва, содержащегося в низкокачествен-
ном ломе и отходах. Эти шлаки пере-
рабатывают с помощью восстанови-
тельной шахтной плавки. Лучшее из-
влечение олова и меди в черную брон-
зу достигается при двухстадийной
шахтной плавке. Первичную плавку-
шлаков ведут без медного коллекто-
ра с получением черной бронзы, об-
разующиеся шлаки подвергают по-
вторной плавке с добавкой медного
коллектора — шлаки от плавки сы-
рья на черную медь, латунный лом и
сора — в количестве 100—150 % мас-
сы шлаков. При таком способе в чер-
ную бронзу извлекается 98—99 %
меди и до 85 % олова.
. Производительность печи при
плавке шлаков — около 40 т/м2 в сут-
ки, расход кокса — 16—18 % массы
шлаков, расход воздуха — 52—56 и
60—63 м3 на 1 м2 площади сечения в
области фурм при первичной и вто-
ричной плавке соответственно.
Гидрометаллургическая перера-
ботка некондиционного лома элект-
родвигателей, Этот способ разрабо-
тан институтом «ВНИИПвторцвет-
мет» (рис. 2.64). Он основан на раство-
рении меди аммиачным раствором и
выделении ее из раствора электроли-
зом с нерастворимыми анодами.
Рис. 2.63. Шахтная печь с передним электрообогревом горном-отстойником для плавки
вторичного медьсодержащего сырья
141
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Рис 2.64. Схема получения катодной меди из лома электродвигателей
Установка состоит из герметичес-
кого реактора растворения, в который
загружают перфорированную корзину
с ломом, агитатора очистки, фильтр-
пресса и электролизеров с электрода-
ми из нержавеющей стали. Произво-
дительность установки — 300 т катод-
ной меди в год. Съем катодной меди с
одной ванны — 250 кг в сутки. Катод-
ная плотность тока — 500—600 А/м2,
напряжение на ванне — 3,5 В, расход
электроэнергии — 3500 кВт-ч/т меди.
Полученная катодная медь соответ-
ствует марке М-1. Железный лом пос-
ле промывки направляют на предпри-
ятия черной металлургии.
Возгоны аммиака улавливают в
воде, которую возвращают в техно-
логический цикл.
Способ позволяет комплексно пе-
рерабатывать другие низкокачествен-
142
ные медьсодержащие лом и отходы, а
установка может быть высокомехани-
зирована и автоматизирована.
Переработка свинецсодержащих
отходов
Вторичное свинецсодержащее
сырье состоит из лома свинцовых
аккумуляторов (около 70 %), лома
деталей агрегатов и установок элект-
ротехнической, металлургической и
химической отраслей промышленно-
сти (около 15 %) и прочих отходов
(около 15 %). Заготавливаемое свинец-
содержащее сырье в основном пере-
рабатывают на специализированных
заводах на сурьмянистый свинец,
около 30 % сырья поступает на пер-
вичные свинцовые заводы и около
10 % — на подшихтовку при произ-
водстве баббитов и других сплавов.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Для производства сурьмянистого
свинца на специализированных за-
водах используют лом аккумуляторов
(70—75 % свинца и до 4 % сурьмы),
аккумуляторный шлам (50—80 %
свинца, 1,5—3 % сурьмы), свинцо-
вую изгарь (20—95 % свинца, 0,3—
3,5 % сурьмы, 0,6—1,5 % меди, 0,2—
2 % цинка и 0,1 — 1 % олова), свинт
цовые пасты (30—70 % свинца). Ука-
занное сырье в основном перераба-
тывают по схеме: спекание мелких
свинцовых отходов, плавка агломе-
рата совместно с аккумуляторным
ломом и кусковыми отходами в шах-
тной печи. Такая технология обеспе-
чивает применение высокопроизво-
дительных металлургических агрега-
тов, переработку всех видов сырья и
комплексное извлечение из него
цветных металлов.
Аккумуляторные батареи дробят
на щековой дробилке, вручную вы-
бирают органику, а обогащенный
аккумуляторный лом направляют на
шахтную плавку. Низкокачественные
мелкие отходы подвергают грохоче-
нию, крупную фракцию (+ 20 мм)
также направляют на шахтную плав-
ку, мелкую (— 20 мм) —на агломе-
рацию. Шихта агломерации имеет со-
став, %: свинцового сырья — 30—35,
пиритного огарка — 7—9, извести —
5—8, граншлака — 10—15, оборот-
ные отходы — до 30, углерода — 2,
воды — 7—9. Спекание производят на
ленточной агломашине при разреже-
нии в коллекторе 700—1000 мм вод.
ст. Удельная производительность со-
ставляет 4—5 т/м2 в сутки. Агломерат
содержит 20—40 % РЬ, 14—15 % FeO,
15-20 % SiO2, 9-12 % CaO, .5-8 %
А12О3, 2—2,5 % С. Особенностью спе-
кания вторичных свинцовых матери-
алов с прососом является высокое
газодинамическое сопротивление
спекаемого слоя, переход хлора и
органики в газовую фазу и образова-
ние больших удельных объемов газа.
Агломерат и аккумуляторный лом
плавят в шахтной печи, кессоны ко-
торой работают на испарительном
охлаждении. Расход кокса составля-
ет 70—80 кг на тонну шихты, удель-
ный расход воздуха — 30—35 м3 на
один квадратный метр площади се-
чения печи в области фурм. Воздух
нагревают до ЗОО’С в автономном по-
догревателе. Штейн и шлак выпус-
кают из печи периодически в отстой-
ник. Шлак (0,5—1,6 % РЬ, 22—27 %
FeO, 30-35 % SiO2, 14-17% CaO,
10—12% А12О3) гранулируют и ос-
новную его часть направляют в от-
вал, а около 20 % — на агломерацию.
Штейн разливают в изложницы и
совместно с клинкером от вальце-
вания цинковых пеков плавят в спе-
циальной шахтной печи на обога-
щенный штейн (12—18 % Си, 4—7 %
РЬ, 18—20 % S), направляемый в
виде чушек на переработку на ме-
деплавильных заводах.
Свинец непрерывно выпускают из
печи через сифон и направляют на
грубое (при 600—620 ’С), а затем тон-
кое (при 340 °C) обезмеживание в
рафинировочных котлах. Из обезме-
женного свинца (0,05—0,1 %Си,
0,05—1 % Sn, 4,5—6 % Sb) с помо-
щью селективного щелочного спосо-
ба рафинирования извлекают олово
в сплавы, которые перерабатывают
гидрометаллургическим способом с
получением товарного олова. Рафини-
рованный свинец с содержанием
3,5—6 % Sb разливают на карусель-
ной машине в чушки. Выход продук-
тов при плавке агломерата и аккуму-
ляторного лома в шахтной печи, %:
143
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
черновой свинец — 40—45, шлак —
35—40, штейн — 4—10, пыль — 2—4.
Распределение свинца, %: до 95 — в
металл, 3—4,5 — в штейн, 0,5—1,0 —
в шлак.
Газы шахтной печи с запыленно-
стью 10—20 г/м3 очищают в скруббе-
рах, скоростных пылеуловителях и
электрофильтрах. Уловленная пыль
поступает с орошаемыми водами в
сгуститель. Нижний слив сгустителя
фильтруют на дисковом фильтре, и
шлам с содержанием 55—60 % РЬ,
10—15% С1, 5—10% органики, 25—
40 % влаги поступает в шихту агло-
мерации. Верхний слив направляют в
оборот на орошение.
Около 25 % заготавливаемого
объема аккумуляторного лома пере-
рабатывают с помощью содовой
плавки в электропечи с трансформа-
тором мощностью 2600 кВт. Средний
состав шихты, %: свинецсодержаще-
го сырья (аккумуляторный лом и из-
гарь) — 77, оборотной пыли — 10,
соды — 7,5 и коксика — 5,5. В резуль-
тате получают сурьмянистый свинец
(3-3,5 % Sb, 0,5-0,8 % Си, 0,05—
0,8 % Sn), спрудину (80 % РЬ, 10 % S),
газоходную пыль (54 % РЬ, 3 %С1) и
содовый шлак (до 10 % РЬ, 20 % Na,
5 % Си, 4-10 % СаО и 5-10 % SiO2).
Выход продуктов плавки, %: сурьмя-
нистого свинца — 56, спрудины — 10,
пыли — 14, шлака — 20, угара свин-
ца — 2—5, сурьмы — до 5. Произво-
дительность электропечи составляет
до 45 т шихты в сутки, расход элект-
роэнергии — 650—900 кВт ч на тон-
ну свинца.
Небольшой выход шлака позво-
ляет организовать его переработку в
шахтной печи рудного цикла, что
обеспечивает высокое извлечение
свинца при электро плавке. К недо-
144
статкам этого процесса следует отне-
сти необходимость сушки аккумуля-
торного лома, низкую удельную про-
изводительность агрегата и высокий
расход электроэнергии.
Небольшое количество аккумуля-
торного лома перерабатывают на пер-
вичных свинцовых заводах в смеси с
рудным сырьем на мягкий свинец.
При производстве мягкого свинца
содержащаяся в ломе сурьма теряет-
ся и снижает извлечение свинца, по-
этому такой метод переработки ак-
кумуляторного лома является нера-
циональным.
Высокосортное свинцовое сырье —
лом прокатного свинца, свинцовую
оболочку кабелей, содержание свин-
ца в которых составляет 97—99 %, пе-
рерабатывают на свинцовых заводах в
цехах рафинации. Частично такой лом
используют для производства бабби-
тов на заводах вторичной цветной ме-
таллургии. Лом и отходы свинцово-
кальциевых баббитов (90—95 % свин-
ца) в основном используют как обо-
ротный материал при производстве
деталей, а образующуюся при плав-
лении баббитов изгарь направляют на
заводы вторичного свинца.
Переработка цинксодержащих
отходов
Лом и кусковые отходы цинка и
гартцинка, незасоренного механи-
ческими примесями железа, в общем
объеме заготовки цинксодержащего
сырья занимают около 70 %, прочие
цинксодержащие отходы (пыль, из-
гарь, шлаки, отходы химической
промышленности) — около 30 %. За-
готавливаемые цинксодержащие от-
ходы в основном перерабатывают в
химической промышленности, око-
ло 20 % поступает на переработку на
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
заводы первичной и около 10 % —
на заводы вторичной цветной метал-
лургии.
Для производства цинковых белил
и литопона в химической промыш-
ленности используют гартцинк (85—
92 % цинка, около 3 % свинца), се-
рую окись цинка (около 90 % цинка
и 4—5 % углерода), изгарь (38—80 %
цинка, 0,1—2% свинца, 0,1—7,5%
меди, около 1,5 % олова) и частично
нашатырные опады (до 28 % хлорида
и до 38 % оксихлорида цинка). Изгарь
содержит значительное количество
хлоридов, поэтому перед переработ-
кой в витерильных печах ее подвер-
гают обесхлориванию в трубчатых
печах при температуре 700—800’С.
Большое количество хлоридов в на-
шатырных опадах ограничивает их
переработку, опады частично пере-
рабатывают в смеси с изгарью с по-
лучением белил, но большая часть
этих отходов накапливается. Инсти-
тутом «ВНИИПвторцветмет» разра-
ботана технология обесхлоривания
нашатырных опадов водным раство-
ром аммиака при 120 ’С и давлении в
автоклаве до 2 атм.
Некоторые отходы химической
промышленности — гидроокись (до
70 % цинка и около 1,5 % свинца) и
углекислый цинк (20—35 % цинка,
35—40 % соды) — используют в дру-
гих отраслях. Так, гидроокись приме-
няют в качестве наполнителя изде-
лий из асбеста, а углекислый цинк
используют при производстве белой
ситалловой плитки и фунгицида «Ци-
рам». Часть гидроокиси используют
для производства витерильных белил,
а большое количество углекислого
цинка направляют на предприятия
цветной металлургии для переработ-
ки в всльц-печах.
В цветной металлургии при пиро-
металлургической переработке поли-
металлических концентратов образу-
ется два вида цинксодержащих отхо-
дов — газоходная пыль и шлаки.
Пыль, содержащая до 75 % цинка,
1—10 % свинца, 1,5—10 % меди, 0,1—
3 % олова и редкие металлы исполь-
зуют для производства цинкового ку-
пороса на предприятиях цветной ме-
таллургии, при этом попутно извле-
каются из пыли все ценные компо-
ненты. Шлаки (3—7 % цинка) частич-
но перерабатывают на фьюминг-ус-
тановках и вельц-печах, наличие в
них хлора и фтора (0,5—2 и 0,2—1 %
соответственно) снижает качество
возгонов и затрудняет переработку
шлаков.
Значительное количество отходов
химической промышленности — сер-
нокислый цинк (до 85 % сульфата
цинка), отработанные катализаторы
(до 45—70 % цинка и 10—15 % меди),
шламы вискозного производства (20—
40 % цинка), нашатырные опады не
используются из-за отсутствия спе-
циализированных мощностей для их
переработки. При организации про-
калки сернокислого цинка и сушки
шламов на заводах-производителях
первый материал может быть исполь-
зован для производства белил и ли-
топонов, а второй — переработан в
вельц-печах по технологии институ-
та «ВНИИцветмет». Промышленные
испытания, проведенные институтом
«ВНИИПвторцветмет» на цинковом
заводе, показали возможность пере-
работки отработанных катализаторов
(45—70 % цинка, 10—15 % меди, 30—
40 % окиси хрома, 10—12% окиси
железа, 10—12 % сульфидной серы)
с высоким извлечением цинка и меди
по стандартной гидрометаллургичес-
145
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
кой схеме, применяемой на цинко-
вых заводах.
При переработке цинксодержа-
щих железных руд на ряде предпри-
ятий черной металлургии при очи-
стке газов доменного и мартеновс-
кого производства образуются шла-
мы, которые складируются на боль-
ших земельных площадях. Высокое
содержание в них цинка и железа
(до 13 и 35 % соответственно) де-
лает их ценным сырьем, использо-
вание которого в народном хозяй-
стве требует разработки экономи-
чески целесообразных схем комп-
лексной переработки.
Переработка никельсодержащих
отходов
Основными видами никельсодер-
жащих отходов являются: железони-
келевые, кадмиево-никелевые акку-
муляторы, электрохимические отхо-
ды, отработанные катализаторы, от-
ходы сложнолегированных сталей на
никелевой основе, лом и кусковые
отходы чистого никеля.
Лом железоникелевых аккумуля-
торов сдают предприятиям «Втор-
цветмет», которые направляют его на
никелевый завод, где после предва-
рительной разделки положительные
пластины плавят на ферроникель.
Недостатком этой технологии явля-
ется то, что для получения каче-
ственного ферроникеля можно ис-
пользовать только крупные аккуму-
ляторы марок ТЖН-500, ТЖН-300
и ТЖН-250. В институте «ВНИИП-
вторцветмет» разработана технологи-
ческая схема комплексной перера-
ботки лома железоникелевых акку-
муляторов всех марок с получением
гидрата закиси никеля и аккумуля-
торного графита.
146
Расход энергии и материалов
на 1 т никеля
Электроэнергия, кВт-ч........ 2500,0
Вода умягченная, м3.............84,0
Пар, Гкал.......................19,0
Серная кислота (100%), т.........2,4
Сода каустическая, т.............2,0
Фториды, т......................36,3
' Лом кадмиево-никелевых аккуму-
ляторов направляют для переработ-
ки на специализированные заводы,
где после предварительного обжига их
подвергают ручной разделке. Никеле-
вые пластины отправляют на никеле-
вые заводы для дальнейшей перера-
ботки, а кадмиевые выщелачивают
в серной кислоте. Из раствора цемен-
тируют кадмиево-цинковой пылью. По-
лученную кадмиевую губку присое-
диняют ко вторичной кадмиевой губ-
ке общего цикла кадмиевого произ-
водства.
Институтом «ВНИИПвторцвет-
мет» разработан пирометаллургичес-
кий способ переработки кадмиево-
никелевых аккумуляторов: кадмиево-
никелевые аккумуляторы дробят, из-
мельченную массу вместе с восста-
новителем (коксиком) нагревают до
990 °C, пары кадмия улавливают в
конденсаторе при 450 °C. Эта техно-
логическая схема исключает ручную
разделку аккумуляторов.
Расход энергии и материалов
на 1 т никеля
Электроэнергия, кВт-ч...........1,0
Воздух сжатый, тыс. м3.........39,5
Теплоэнергия, Гкал.............15,2
Газ природный, тыс. м3..........2,5
Полукокс рядовой, т.............1,4
Электрохимические отходы ранее
направляли на никелевые заводы, где
их перерабатывали в конвертерах. В
связи с тонкодисперсностью отходов
и повышенным содержанием в них
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
хлористого натрия извлечение нике-
ля и кобальта не превышало 50 %. Это
обстоятельство явилось основной
причиной отказа никелевых предпри-
ятий от переработки таких отходов.
Институтом «ВНИИПвторцвет-
мет» разработана технология комплек-
сной переработки электрохимических
отходов с получением вольфрамово-
го, кобальтового концентратов и ни-
келевого купороса. Для перевода ни-
келя в раствор отходы выщелачивают
в серной кислоте, раствор нейтрали-
зуют до pH = 4,0—4,5 для очистки от
железа и хрома. Полученный после
фильтрации осадок представляет со-
бой вольфраммолибденовый концен-
трат. Сульфатный раствор очищают от
кобальта хлорной известью, в резуль-
тате чего в осадок выпадает кобальто-
вый концентрат, а из раствора упар-
кой получают никелевый купорос.
Расход энергии и материалов
на 1 т никеля
Электроэнергия, кВт-ч......... 1800,0
Вода умягченная, м3..............35,0
Пар, Гкал........................10,0
Серная кислота (100 %), т.........4,0
Сода каустическая, т..............2,4
Вольфрамникелевые катализато-
ры перерабатывают на электрометал-
лургическом комбинате путем под-
шихтовки их к основному сырью для
получения ферровольфрама, при
этом никель является вредной при-
месью и не извлекается.
Чирчикским филиалом ГИАП раз-
работана технология получения азот-
нокислого никеля из отработанных
никель-хромовых катализаторов. Она
заключается в растворении катализа-
торов в азотной кислоте, затем в ра-
створ добавляют азотнокислый барий
для осаждения сульфатов и углекис-
лый никель для осаждения хрома и
железа. Из очищенного раствора упар-
кой получают азотно-кислый никель.
Отходы сложнолегированных ста-
лей заготавливают предприятия «Втор-
цветмет» и направляют на никелевые
заводы, где из них извлекают никель
и кобальт, а вольфрам, молибден и
железо теряются в шлаках. Лом и кус-
ковые отходы чистого никеля, а так-
же отходы никелевых сплавов направ-
ляют для переработки на никелевые
заводы.
Переработка отходов титановых
сплавов
В настоящее время около 40 % об-
разующихся отходов титановых спла-
вов используют для производства ти-
тановых слитков и около 60 % на про-
изводство ферротитана. Использова-
ние отходов титана для производства
титановых слитков является наиболее
эффективным методом утилизации
отходов.
Технико-экономический анализ
работы заводов, производящих серий-
ные титановые сплавы, показывает
возможность улучшения использова-
ния отходов путем повышения их
удельного веса в составе шихты для
выплавки слитков. Однако эта возмож-
ность не реализуется из-за низкого
качества поставляемых отходов и не-
достатка производственных мощнос-
тей для первичной переработки отхо-
дов — подготовки кусковых отходов,
листовой обрези и стружки к перепла-
ву. На большинстве заводов, обраба-
тывающих титановые полуфабрикаты,
сбор, хранение и поставка отходов
организованы неудовлетворительно.
Подготовка титановых отходов к
переплаву на серийные сплавы осу-
ществляется только на титановых ме-
таллургических заводах, предприятия-
147
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
поставщики первичной переработки
не ведут. Подготовка отходов к пере-
плаву — трудоемкий процесс, требу-
ющий разнообразного оборудования,
такого, как прокатные станы; ковоч-
ные молоты, прессы, стружкодробил-
ки, сепараторы, травильные ванны.
Имеющиеся на титановых металлур-
гических заводах мощности рассчита-
ны на первичную переработку только
собственных отходов, поэтому пере-
работка отходов, поступающих со сто-
роны, на этих заводах затруднена.
Для увеличения переработки отхо-
дов необходимо расширение действу-
ющих линий по подготовке отходов в
шихтовых цехах титановых металлур-
гических заводов и организация учас-
тков по переработке отходов (резка
листовой обрези на габарит, дробле-
ние стружки) на предприятиях, где
образуются значительные количества
отходов от обработки титановых по-
луфабрикатов. Это позволит разгрузить
металлургические титановые предпри-
ятия от простых видов переработки и
увеличить объем сложной переработ-
ки отходов — прокатку толстой лис-
товой обрези на заданную толщину,
ковку и рубку кусковых отходов на
молотах, травление отходов.
Сооружение бункерных вакуумных
печей на титановых металлургических
предприятиях открывает возможность
увеличить в шихте удельный вес струж-
ки, но она должна подаваться в виде
брикетов. Опытное брикетирование
стружки основных титановых сплавов,
проведенное институтом «ВНИПИло-
ма», показало возможность получения
достаточно прочных брикетов на стан-
дартном оборудовании — гидравличес-
ком брикет-прсссе Б-653.
Первичная переработка отходов
титановых сплавов связана со значи-
148
тельными затратами, но общая эф-
фективность от применения отходов
в шихте для выплавки слитков серий-
ных сплавов намного превышает зат-
раты по подготовке отходов. Необхо-
димо проведение широких исследо-
ваний по созданию вторичных тита-
новых сплавов, которые могли бы
найти использование в гражданских
отраслях промышленности, а также
по разработке технологии их получе-
ния с созданием мощностей по про-
изводству вторичных сплавов.
Для рационального использова-
ния отходов титановых сплавов сле-
дует упорядочить сбор и хранение
отходов на предприятиях, обрабаты-
вающих титановые полуфабрикаты,
максимально увеличить использова-
ние отходов в шихте для производ-
ства слитков серийных сплавов, рас-
ширить действующие и создать новые
линии по первичной переработке от-
ходов, организовать производство
брикетов из стружки.
Переработка оловосодержащих
отходов
Вторичные оловосодержащие от-
ходы в основном (на 85 %) использу-
ют для производства сплавов, а ос-
тальное количество — для получения
марочного олова. При изготовлении
сплавов со свинцом применяют окис-
ленные оловосодержащие отходы (из-
гарь, шламы, шлаки, скрап) и отхо-
ды свинцово-оловянных сплавов.
Сплавы производят в электропечах.
Для получения сплавов на медной ос-
нове используют паяные и луженые
медные отходы, лом меди и медных
сплавов, а также частично оловянные
и свинцово-оловянныс лом и отходы.
Масляный и флюсовый скрапы
служат сырьем для получения олова
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
и сплавов в местах образования — на
предприятиях, производящие горячее
лужение жести.
Отходы луженой жести перера-
батывают как в местах образования
(на предприятиях мясо-молочной,
рыбной, пищевой промышленнос-
ти) так и на предприятиях цветной
металлургии. Последние для получе-
ния олова используют также луже-
ный лом (банки, фляги). Регенера-
цию олова из луженых отходов и
лома осуществляют методом элект-
ролиза в щелочном растворе по трем
технологическим схемам — элект-
ролиз с растворимым анодом, элек-
тролиз с нерастворимым анодом и
предварительным химическим сня-
тием олова, электролиз по «совме-
щенной схеме».
При электролизе с растворимым
анодом на катоде образуются губча-
тые осадки олова. Способ трудоемок,
малопроизводителен, поэтому в на-
стоящее время применяется весьма ог-
раниченно. При электролизе с нера-
створимым анодом отходы жести об-
рабатывают щелочным раствором в
присутствии сильного окислителя —
метанитробензойной кислоты, олово-
содержащие растворы поступают на
электролиз. Способ имеет существен-
ные недостатки — низкий выход по
току (до 40 %) и невысокая произво-
дительность труда.
Наиболее прогрессивной является
технология, разработанная ВНИИП-
вторцвстмстом и Щсрбинским заво-
дом «Вторцветмет» по «совмещенной
схеме», позволяющая в одном агре-
гате проводить анодное растворение
олова и электролитическое восстанов-
ление его в щелочном растворе в при-
сутствии окислителя.
Внедрение совмещенной техноло-
гии с применением электролизеров
повышенной мощности позволило
получать плотные катодные осадки
олова при высокой плотности тока,
полностью механизировать трудоем-
кие операции, увеличить съем олова
с катодной поверхности в 2—2,5 раза
и снизить расход реагентов.
Сравнение показателей различных
схем производства олова из лома и
отходов приведено в табл. 2.20.
Технологическая схема (совме-
щенная) производства олова из от-
ходов жести и лома консервных ба-
нок приведена на рис. 2.65.
Таблица 2.20
Основные технико-экономические показатели получения олова
из лома и отходов белой жести
Показатели Электролиз
по «совмещенной схеме» с нерастворимым анолом с растворимым анолом
Объем переработки сырья, % 100 41* 13*
Выпуск олова, % 100 62* 15*
Содержание олова в переработанном сырье, % 0,77 1,21 1,04
Извлечение олова, % 97,2 98,7 93,4
Рентабельность получения олова (средняя по процессам) в % к себе- стоимости 78,4 74*9 76,8
* Изменение показателей по отношению к показателям «совмещенной схемы».
149
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
Рис. 2.65. Технологическая схема получения олова (совмещенная)
Отходы луженой жести и лом кон-
сервных банок затаривают в стальные
перфорированные анодные корзины
с помощью магнитной шайбы или
грейферного крана. Затаренные кор-
зины устанавливают в электролизные
ванны и подключают аноды. Катода-
ми служат стальные полосы размером
5x25x160 мм. Электролизер имеет
размеры: диаметр — 2,5 м, высота —
2,0 м, емкость — 18,5 м3.
Электролиз ведут при составе
электролита, г/л: 20—40 едкого нат-
ра, 5—10 метанитробензойной кис-
лоты, 5—15 олова. Температура элек-
тролита 90—95 °C. Катодную плот-
ность тока поддерживают на уровне
400—500 А/м2, анодную — около
5 А/м2. Продолжительность процесса
составляет 3—5 ч в зависимости от со-
держания олова в исходном сырье. По
окончании процесса корзину с же-
лезным скрапом вынимают из элект-
ролизной ванны и направляют в ван-
ну промывки. Промытый обезлужен-
ный скрап подают на пакетировоч-
ный пресс ПГ-150, пакеты отправ-
ляют на заводы черной металлургии.
150
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Плавку катодного олова произво-
дят в электропечи щелевого типа при
температуре 300—350 °C под слоем
канифоли и древесного угля.. Олово
подвергают рафинированию от желе-
за — расплав пропускают через
фильтр, затем олово разливают в из-
ложницы, а слитки маркируют.
Лом консервных банок перед пе-
реработкой промывают водой и под-
вергают разрыву на специальных ма-
шинах, после чего направляют вмес-
те с отходами жести на переработку.
На одном из предприятий лом кон-
сервных банок обрабатывают в трех-
секционном барабане, в котором его
промывают водой и подвергают вы-
щелачиванию. Щелочной раствор по-
ступает на электролиз с нераствори-
мыми анодами, а отработанный элек-
тролит возвращают в барабан.
Институтом «ВНИИПвторцвет-
мет» разработана и внедрена на од-
ном из предприятий вторичной цвет-
ной металлургии новая конструкция
электролизера, обеспечивающая по-
лучение катодных осадков без при-
менения дорогостоящей и дефицит-
ной метанитробензойной кислоты.
Этим же институтом разработана
технология снятия лаковых покрытий
с лома консервных банок, что созда-
ет предпосылки вовлечения в произ-
водство неперерабатываемого в на-
стоящее время сырья и получения
дополнительного количества дефи-
цитного олова.
Переработка
вольфрамсодержащих отходов
Основные. виды вольфрамсодер-
жащих отходов образуются от произ-
водства и потребления проката, пы-
левидные отходы от заточки инстру-
мента, стружка, путаная проволока,
обрезь, лом шарошечных долот, бы-
строрежущего инструмента и т.п.
Отходы от производства и по-
требления проката и гнутых профи-
лей, лом твердосплавного инстру-
мента и прочих видов изделий, воль-
фрамовые катализаторы, лом, обра-
зующийся при проведении капиталь-
ных и текущих ремонтов на предпри-
ятиях автомобильной промышленно-
сти возвращают через управления
Вторцветмета на соответствующие
предприятия первичной металлургии.
Исключением являются лом шаро-
шечных долот и бурильных головок,
они проходят предварительную об-
работку на заводах «Вторцветмета».
Технология переработки этого вида
сырья разработана ВНИИТС совме-
стно с ПО «Ленвторцветмет»; она
заключается в предварительном вы-
сокочастотном нагреве головок от-
ремонтированного инструмента и
последующем извлечении твердо-
сплавных зубков на виброустановке.
Образующиеся при этом продукты
(твердосплавные зубки и корпуса
головок инструмента из высоколеги-
рованных сталей) направляются раз-
дельно на последующую металлур-
гическую переработку.
Сепарация твердосплавных зубков
позволила решить вопрос рациональ-
ного и комплексного использования
всех металлов, входящих в состав бу-
рильного инструмента.
Остальные виды вторичного
вольфрамсодержащего сырья ис-
пользуют не полностью или вообще
не используют в связи с недостаточ-
ной мощностью перерабатываемых
цехов и слабой организацией сбора
и заготовки. За счет вовлечения в
сферу материального производства
новых видов сырья, комплексного и
151
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
эффективного использования всех
имеющихся ресурсов может быть
расширена сырьевая база получения
вольфрамовой продукции. В частно-
сти, институтами ВНИИПвторцвет-
мет и ВНИИТС разработаны и вне-
дрены гидрометаллургические схемы
извлечения вольфрама из пылевид-
ных отходов от заточки твердосплав-
ного инструмента.
По технологии ВНИИПвторцвет-
мета просеянные пылевидные отхо-
ды (- 0,3 мм) подвергают выщелачи-
ванию серной кислотой в эмалиро-
ванном реакторе объемом 6 м3. Тем-
пература при выщелачивании 70—
80 °C, pH раствора — 2, отношение
твердого к жидкому равно 1:1, про-
должительность — 3 ч. Одновременно
с выщелачиванием проводят обезме-
живание вольфрамового концентра-
та с помощью пиролюзита (1 т на 10 т
отходов). По окончании выщелачива-
ния пульпу отстаивают и верхний слив
направляют на фильтр-пресс. Раствор,
содержащий 100—120 г/л железа и
незначительное количество меди, ко-
бальта и вольфрама, нейтрализуют в
реакторе содой до pH = 6—7 и пере-
качивают в шламонакопитель. Осадок
из фильтрпресса (вольфрамовый кон-
центрат) промывают водой и проду-
вают сжатым воздухом. Вольфрамо-
вый концентрат (16—16,6 % W, 4,1—
4,5 % F1, 0,15—0,2 % Си) используют
при выплавке ферровольфрама на од-
ном из предприятий черной металлур-
гии, на котором внедрена описанная
выше технология.
Институтом «ВНИИТС» разрабо-
тана и испытана технология извле-
чения твердосплавных зубков из лома
шарошечных долот. Поверхность ша-
рошек обрабатывают в растворе сер-
ной кислоты для уменьшения сцеп-
152
ления зубков с посадочными гнезда-
ми. Затем шарошечные долота нагре-
вают и подвергают механической об-
работке для отделения зубков от тела
шарошки.
Переработка ртутьсодержащих
отходов
Ртутьсодержащие отходы перера-
батывают централизованно на пред-
приятиях редкометалльной промыш-
ленности. По характеру переработки
его подразделяют на три категории:
отходы, перерабатываемые по су-
ществующей на предприятии техно-
логической схеме для первичного
сырья;
отходы, требующие механическо-
го извлечения ртути;
отходы, требующие специальной
обработки.
К отходам I категории относятся
отработанные химические источники
тока — ртутно-окисные элементы,
шламы химических и фармацевтичес-
ких заводов, черный сульфид ртути,
закись и окись ртути, отходы произ-
водства ядохимикатов,' содержащие
диэтилртуть, этилмеркурхлорид, этил-
меркурфосфат и другие ртутно-орга-
нические соединения. Батареи ртугно-
окисных элементов дробят и подвер-
гают обжигу в муфельных печах, в них
же перерабатывают и другое вышеука-
занное сырье, подшихтованное изве-
стью или огарком. При обжиге проис-
ходит отгонка ртути, отходящие газы
очищают от пыли в циклонах и на-
правляют в чугунные батареи конден-
сационной системы для конденсации
паров ртути. Из конденсационной си-
стемы ртуть вместе с пылью и окали-
ной труб выпускают в пачуки или от-
стойники и перерабатывают по тра-
диционной технологии.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
К отходам II категории относит-
ся лом изделий электротехнической
промышленности — ртутные выпря-
мители различных видов и другие
приборы, содержащие металличес-
кую ртуть. Основной частью этого
вида отходов являются игнитроны
марки ИВС-300/5. Игнитроны вскры-
вают на специальном станке, осталь-
ные приборы — автогенной резкой.
Из вскрытых игнитронов и приборов
металлическую ртуть сливают в ем-
кости, а приборы после этого тща-
тельно промывают водой и сдают как
металлом соответствующим органи-
зациям.
К III категории отходов относит-
ся отработанный активированный
уголь производства поливинилхлори-
да. Уголь содержит металлическую
ртуть, хлориды ртути (сулему и кало-
мель) и хлористый водород, после-
дний образует с водой соляную кис-
лоту, которая разъедает чугунные кон-
денсаторы. Поэтому уголь подвергают
обесхлориванию путем его обработки
щелочным раствором (расход едкого
натра — 400—600 кг/т угля) при тем-
пературе до 100 °C в течение 2—3 ч.
Обесхлоривание производят в емкос-
тях, подогрев раствора — острым па-
ром. Обработанный таким образом
активированный уголь шихтуют с из-
вестью для нейтрализации оставшего-
ся хлористого водорода и направляют
на обжиг в муфельных печах.
Переработка селенсодержащих
отходов
Вторичным селеновым отходом
является лом выпрямителей и селе-
новых элементов, а также отходы при
их изготовлении. Селеновые элемен-
ты и мелкие выпрямители предназ-
начены для комплектации электро-
технической продукции и использу-
ются во всех областях народного хо-
зяйства, в связи с этим сбор их лома
весьма затруднен.
В переработку на химические за-
воды поступают технологические от-
ходы — бракованные элементы АВС
и ТВС. Первые изготовлены из алю-
миния толщиной 0,8 мм, на одну сто-
рону которого нанесены последова-
тельно слои висмута толщиной 1—
2 мкм, селена — 40—60 и сплава олова
с кадмием (шоопсплава) — 40—
80 мкм. Вторые — такие же, но слой
селена равен 70—80 мкм, а шооп-
сплав заменен алюминиевой фольгой
толщиной 40—120 мкм. Кроме того,
на переработку поступает полоса; об-
резь и высечка. Содержание селена в
отходах — 4 %.
Технология переработки отходов
(рис. 2.66) заключается в механичес-
кой их подготовке на машине риф-
ления и сульфидном выщелачивании
селена. Обрезь и высечку рифлению
не подвергают. Машина рифления
представляет собой валковую дробил-
ку с зубчатыми валками, привод дро-
билки электрический. Зубья валков
имеют форму равностороннего треу-
гольника со стороной 5 мм. Элемент
подают в дробилку поштучно. Опера-
ция рифления обеспечивает разруше-
ние адгезионной связи слоев алюми-
ния, селена и шоопсплава для досту-
па растворителя к слою селена при
выщелачивании.
Сульфидное выщелачивание се-
ленсодержащего сырья проводят в
эмалированных водоохлаждаемых ре-
акторах в двухстадийном режиме. На
первой стадии концентрация серни-
стого натрия в растворе составляет
20—24 г/л, на второй — 9—11 г/л.
Выщелачивание проводят в статичес-
153
Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии
ком слое сырья при циркуляции ра-
створа, температуру которого поддер-
живают на уровне 35 °C. Селенсодер-
жащий раствор поступает из реакто-
ров в аэратор, где за счет продувки
раствора воздухом происходит осаж-
дение технического селена. Осадок
направляют на производство чистого
селена марки СВЧ-2. Обработанное
алюминиевое сырье с остаточным
содержанием 0,05 % селена промыва-
ют водой, пакетируют и направляют
для переработки на заводы вторич-
ной цветной металлургии
Рис. 2.66 Технологическая схема переработки селенсодержащих отходов
Переработка ренийсодержащих
отходов
Вторичное ренийсодержащее сы-
рье — технологические отходы, об-
разующиеся при производстве ме-
таллического рения, сплавов его с
другими металлами (вольфрамом,
молибденом, никелем), а также по-
154
луфабрикатов и изделий из этих
сплавов.
Вольфрамрениевые сплавы полу-
чают металлокерамическим методом,
отходы этих сплавов представляют
собой обрезки стандартных штаби-
ков, прутков, проволоку-путанку раз-
личного диаметра, обрезь прокатной
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
полосы и высечку. Содержание рения
в отходах колеблется от 5 до 27 %,
остальное — вольфрам.
Известно несколько способов пе-
реработки вольфрамренийсодержа-
щих отходов. Разработанная институ-
том «ВНИИПвторцветмет» техноло-
гическая схема предусматривает дроб-
ление отходов с последующим окис-
лительным обжигом их при темпера-
туре 700—750 °C. Рений при этом пе-
реходит в семиокись, которая за счет
высокого давления паров выводится
из рабочей зоны печи в аппаратуру
улавливания. В абсорбционных колон-
ках семиокись рения поглощается
дистиллированной водой, при этом
образуется раствор перрениевой кис-
лоты. После операций нейтрализации
аммиаком, очистки, упаривания из
растворов выкристаллизовывают ко-
нечный продукт — перрснат аммония.
Вольфрам, как и рений, в про-
цессе обжига переходит в окисную
форму. Однако, имея в условиях об-
жига низкое давление паров, окислы
вольфрама остаются в огарке. Послед-
ний представляет собой концентрат
с содержанием вольфрама не менее
65 %. Технология внедрена в Ленин-
градском производственном объеди-
нении вторичной цветной металлур-
гии. Производительность установки
обеспечивает переработку всего объе-
ма образующихся в стране отходов.
Технология, разработанная ин-
ститутом «Гиредмет» и внедренная в
производство на опытном заводе «Ги-
редмет», основана, как и предыду-
щая, на окислительном обжиге. От-
личительной особенностью техноло-
гии является проведение обжига в
атмосфере чистого кислорода, это
позволяет получать в качестве конеч-
ного продукта кристаллическую се-
миокись рения.
Никель-рениевые сплавы получа-
ют в вакуумных электродуговых пе-
чах. Слитки подвергают обдиру, в ре-
зультате чего образуются стружка,
пропиловка и обрезки слитков. Содер-
жание компонентов в отходах дости-
гает, %: рения— 10, никеля — 40—
90, железа — 0—50. Отходы не пере-
рабатываются из-за отсутствия раци-
ональной технологии. Институтом
«ВНИИПвторцветмет» разработан и
прошел лабораторную проверку с по-
лучением положительных результатов
электрохимический способ перера-
ботки таких отходов. Имеются сооб-
щения, что за рубежом никель-рени-
евые отходы перерабатывают путем
окислительного обжига.
155
Глава 3 Утилизация твердых отходов химической промышленности
ГЛАВА 3
УТИЛИЗАЦИЯ ТВЕРДЫХ отходов
ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В химической промышленности
образуется обширная номенклатура
твердых отходов, при этом большое
количество отходов являются весьма
токсичными или содержат ценные
компоненты. В табл. 3.1 по данным
ВНИИР приведены значения удель-
ных показателей отходов в зависимо-
сти от технологического процесса или
вида производства.
Таблица 3.1
Значения удельных показателей отходов в основных производствах
химической промышленности
№ п/п Технологический процесс или вид производства I (аименование образую- щихся отходов или попутных продуктов Значения удельных показателей
1 2 3 4
Горно-химическая промышленность
1 Производство хлористого калия (флотационный способ) Отходы галитовые флотаци- онные (хвосты флотации) Шламы глинистые 2,500 т/т продукции 0,250 т/т продукции
2 Производство калийно-магниевого концентрата Отходы галитовые флота- ционные (хвосты флотации) 2,390—2,700 т/т продукции
3 Добыча пород (руд), содержащих серу Породы вскрышные: суглинки и неогеновые глины гипсовый камень щелочно-гравийно- песчаная смесь 0,564 т/т продукции (суммарно) 0,460 т/т продукции 0,070 т/т продукции 0,034 т/т продукции
4 Обогащение серных руд методом флотации Хвосты флотации (отвальные) 4,200—5,300 т/т продукции
5 Производство серы методом обогащения серной руды Хвосты флотации (отвальные) 4,200 т/т продукции
6 Производство серы методом выпяавки из сернистого концентрата Гранулы пустой породы 0,490 т/т продукции
7 Добыча апатитовых и фосфоритных руд Породы вскрышные: породы скальные глина песок известняк известняковая высевка 5,340 т/т руды (суммарно^ 0,770 т/т руды 0,330 т/т руды 3,110 т/т рулы 0,850 т/т руды 0,280 т/т руды
156
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
8 Производство апатитового концешграта (обогащение апатитовых руд) Хвосты флотационного обогащения 1,737 т/т продукции
9 Производство флотационного фосфоритного концентрата с содержанием 28 % P2OS Хвосты флотации 5,016 т/т продукции
10 Производство мытого фосфоритного концентрата (обогащение фосфоритных руд) Отходы рудомоск 2,019—3,518 т/т продукции
И Производство сортированной фосфорной руды Мелочь фосфорная рудная Натрия гидросульфид 0,660 т/т продукции 0,100 т/т продукции
12 Разработка рудных масс, содержащих магний Глина солсносная, вскрыша скальная, зубср 2,027 т/т продукции
13 Производство кондициошюго известняка из горной массы (на предприятиях содово- го производства) Отходы известняка в виде мелких фракций 1,188 т/т продукции
14 Производство кондициошюго мела из горной массы (на предприятиях содового производства) Отходы мела в виде мелких фракций 1,000 т/т продукции
Основная химия
1 Производство аммиака на основе катали- тической парокислородновоздушной конверсии метана под давлением 0,4—0,9 атм (абс) Конденсат (после ис- пользования тепла) 0,269 т/т продукции
2 Производство аммиака на основе парокислородной конверсии метана под давлештем 20 атм. (изб.) Конденсат (после использования тепла) 1,640 т/т продукции
3 Производство аммиака на основе паровой конверсии метана в трубчатых печах под давлением 40 атм. (абс.) Конденсат (после использования тепла) 1,338 т/т продукции
4 Производство серной кислоты контактным способом Шлам серный (пиритные огарки) 0,590—0,900 т/т продукции
: 5 Производство серной кислоты башенным способом Шлам серный (пиритные огарки) 0,600—0,660 т/т про- дукции
6 Производство серной кислоты на установке СК-28 Шлам серный (пиритные огарки) 0,102 т/т продукции
7 Производство кальцинированной соды (на предприятиях содового производства) Дистиялсрная жидкость (сульфатный раствор) Осадок после дистилля- ции или отстаивания раствора (шлам) 8,139—10,500 т/т продукции 0,124 т/т продукции
8 Производство каустической соды (на предприятиях содового производства) Шлам (от фильтрации) 2,000 т/т продукции
9 Производство каустической соды диа- фрагметшым способом (на предприятиях хлорного производства) Огарки графитовые Шлам (фильтрованный кек) Рассол сульфатный 0,003—0 005 т/т продукции 0,050—0,117 т/т продукщш 0,236 т/т продукщш
157
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
10 Производство каустической соды ртутным способом (на предприятиях хлорного производства) Графитовые отходы (плиты и стержни с содержанием ртути) 0,004 т/т продукции
11 Производство каустической соды (на предприятиях органического синтеза) Шлам (с установок вывода сульфата) 0,200 т/т продукции
12 Производство каустической соды извест- ковым способом (на предприятиях азотного производства) Шлам (от гашения извести) Шлам (от фильтрации) 0,013 т/ продукции 0,100 т/т продукции
13 Производство аммиачной селитры Шлам (от фильтрации) 0,010 т/т продукции
14 Производство фосфоритной муки Хвосты флотации 1,400 т/т продукции
15 Производство обесфторенного фосфата на основе апатитового концентрата (36%Р2О$) Раствор фторсодержа- щий (1 %H2SiF6) 2,860 т/т продукции
16 Производство обесфторенного фосфата на основе флотоконцентрата (32%Р2О5) Раствор фторсодержа- щий (1 %H2SiF6) 2,232 т/т продукции
17 Производство фосфорной кислоты дигидратной упаренной (54 % Р2О5) Раствор фторсодержа- щий (10 % H2SiF6) Фосфогипс 0,258 т/т продукта 3,040 т/т продукта
18 Производство экстракционной фосфорной кислоты на основе апатита (дигидратной, 100%Р205) Фосфогипс -дигмдрат (сухой) 4,239 т/т продукции
19 Производство экстракционной фосфорной кислоты на основе апатита (полугидратной, 100 % Р2О5)' Фосфогипс-полугидрат (сухой) 3,590 т/т продукции
20 Производство экстракционной фосфорной кислоты на основе фосфорита Каратау (100%Р205) Фосфогипс-дигидрат (сухой) 5,428 т/т продукции
21 Производство простого суперфосфата (18,7 %Р2О5) Раствор фторсодержа- щий (10 % H2SiF6) 0,070 т/т продукции
22 Производство двойного суперфосфата поточного (43 % Р2О5) Раствор фторсодержа- щий (10 % H2SiF6) 0,235 т/т продукции
23 Производство хлористого калия (обога- щенных калийных удобрений) Галитовые отходы 4,000 т/т продукции
24 Производство калиевой селитры Шлам (от фильтрации) Соль (после сушки) 0,010 т/т продукции 4,000 т/т продукции
25 Производство магнезии углекислой (на предприятиях основной химии) Шлам (от фильтрации) 1,100 т/т продукции
26 Производство сернистого натрия (технического) Шлам (от фильтрации) 0,720 т/т продукции
27 Производство борной кислоты Шлам 2,700 т/т продукции
28 Производство криолита Шлам алюминия фтори- стого (от фильтрации) 1,170 т/т продукции
29 Производство фтористого алюминия Кремнегель (от фильтрации) 0,850—2,850 т/т продукции
158
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
Промышленность химических волокон и нитей
1 Производство этилацетата Дистиллят отпарки этилацетата-сырца 29,0 т/т продукции
2 Производство вискозного волокна и вискозного жгута Отходы от формирования и резки (кислые) Шлам (при использова- нии негашеной извести) 0,020 т/т продукции 0,158 т/т продукции
3 Производство вискозной кордной нити Мокрая рвань (кислая) Шлам (при использова- нии негашеной извести) 0,020 т/т продукции 0,158 т/г продукции
4 Производство вискозного штапельного волокна Отходы от вытяжки, отделки и резки (кислые) Шлам (при использова- нии негашеной извести) 0,003 т/т продукции 0,158 т/т продукции
5 Производство текстильной вискозной нити Отходы мокрые от формирования нитей (кислые) Шлам (при использова- нии негашеной извести) 0,030 т/т продукции 0,158 т/т продукции
6 Производство целлюлозной пленки, включая лакированную и пищевую (на предприятиях производства химических волокон) Отходы мокрые (кислые) 0,001—0,045 т/т про- дукции
7 Производство вискозной оболочки для сосисок и колбас (на предприятиях производства химических волокон) Отходы оболочки 0,003 т/тыс. пог. м
8 Производство сероуглерода (сырьевой продукт) Шлам (кек) серный (от фильтрации) 0,028 т/т продукщш
9 Производство текстильной капроновой нити Смола (слитки) Капролактам экстракционных вод (при периодическом способе производства) Капрололактамно- олигомерный концентрат (при непрерывном способе производства) Щетина (фильерная рвань) Отходы волокнистые (невьггянугые) Отходы волокнистые (вытянутые) 0,018 т/т продукции 0,121 т/т продукции 0,117 т/т продукции 0,013 т/т продукции 0,058 т/т продукции 0,046 т/т продукщш
159
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленност и
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
10 Производство технической капроновой и кордной нити Смола (слитки) Капролактам экстракци- онных вод (при периоди- ческом способе производства) Концентрат капролак- тамноолигомерный (при непрерывном способе производства) Щетина (фильерная рвань) Отходы волокнистые (нсвыгянугые) Отходы волокнистые (вытянутые) Корд (концы и срезы) 0,015 т/т продукщш 0,121 т/т продукции 0,117 т/т продукции 0,012 т/т продукции 0,039 т/т продукции 0,027 т/т продукщш 0,022 т/т продукции
11 Производство капронового и штапельного волокна • Смола (слитки) Капролактамноолиго- мерный концеюрат Щетина (фидерная рвань) Отходы волокнистые (нсвыгянугые) Отходы волокнистые (вытянутые) 0,001 т/т продукции 0,069 т/т продукции 0,001 т/т продукции 0,085 т/т продукции 0,018 т/т продукции
12 Производство анидной технической нити Смола (слитки) Щетина (фильерная рвань) Отходы волоюгистые (невытянутые) Отходы волокнистые (вытянутые) 0,016 т/т продукции 0,014 т/т продукции 0,050 т/т продукции 0,030 т /т продукции
13 Производство лавсановой текстильной нити Смола (слитки) Щетина (фильерная рвань) Отходы волокнистые (невытянугыс) Отходы волокнистые (вытянутые) Метанол 0,032 т/т продукщш 0,006 т/т продукции 0 039 т/т продукции 0,093 т/т продукции 0,386 т/т продукции
14 Производство лавсановой кордной и тех- нической нити Смола (слитки) Щетина (фильерная рвань) Отходы волокнистые (невыгянутые) Отходы волокнистые (вытянутые) Метанол 0 040 т/т продукции 0,007 т/т продукции 0,056 т/т продукции 0 77 т/т продукции 0,386 т/т продукции
160
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
15 Производство лавсанового штапельного волокна периодическим способом на ос- нове диметилгсрефгалата Смола (слитки) Щетина (фильерная рвань) Отходы волокнистые (нсвытянутые) Отходы волокнистые (вытянутые) Метанол 0,012 т/г продукции 0,001 т/г продукции 0,054 т/г продукции 0,040 т/г продукции 0,356 т /т продукции
16 Производство лавсанового штапельного волокна непрерывным способом на основе терефталевой кислоты (ТФК) Смола (слитки) Щетина (фильерная рвань) Отходы волокнистые (нсвытянутые) Отходы волокнистые (вытянутые) 0,012 т/т продукции 0,001 т/т продукции 0,039 т/т продукции 0,051 т/т продукции
17 Производство нитронового штапельного волокна Смола (прядильный рас- твор) Щетина (фильерная рвань) Отходы волокнистые (вытянутые) Сточные воды с экстракции Сточные воды с крашения 0,025 т/т продукции 0,022 т/т продукции 0,087 т/т продукции 1,500 т/т продукции 3,500 т/г продукции
Промышленность синтетических смол и пластических масс
1 Производство ПОЛИВИНИЛОВОЙ смолы (полившпитхлорида, ПВХ) Пульпа сажс-смоляная Крупнодисперсная фрак- ция Корки ПВХ Кубовые остатки 0,252 т/т продукщш 0,022 т/т продукщш 0,010 т/т продукции 0,144 кг/т продукщш (укрупненный показа- тель)
2 Производство стирола (исходный материал) Кубовые остатки 0,020 т/г продукции
3 Производство сополимеров стирола Отходы полимера 0,003 т/г продукции
4 Производство чистообменных материалов полимсризащюнного типа на основе сопо- лимера стирола с дивинилбаполом Отходы полимера 0,040 т/г продукщш
5 Производство пенополиуретана (ППУ) Отходы полимера 0,070 т/т продукции
6 Производство фс> гол оформальдегидной смолы Отходы смолы (утильные) 0,003 т/т продукции
7 Производство фенолоформальдегидных порошков Отходы пресс-порошков (пыль и мелкие фракщш полимера) 0,006 т/г продукщш
8 Производство фенопласта Отходы полимера 0,005 т/т продукщш
9 Производство метилакрилата Отходы полимера 0,080 т/г продукции
10 Производство этилена и пропилена Циолиты синтетические в гранулах (отработанные) 0,180 т/т продукщш
161
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
11 Производство полиэтилена (сырьевой продукт) Отходы полиэтилена (жгуты, глыбы, россыпь гранул и т.п.) 0,010 т/т продукции
12 Производство ацетилцеллюлозы на основе хлопковой целлюлозы Кислота уксусная (100 %) Кислота уксусная (20 %) 1,808 т/т продукции 2,261 т/т продукции
13 Производство ацетилцеллюлозы на основе древесной целлюлозы Кислота уксусная (100 %) Кислота уксусная (20 %) 1,940 т/т продукции 2,430 т/т продукции
14 Производство метилцеллюлозы Щелочь отжимная 0,400 т/т продукции
15 Производство фталевого ангидрида Кубовые остатки (голов- ной погон) 0,015—0,029 т/г про- дукции
16 Производство уксусной кислоты Отходы процесса ацети- лирования (сироп) Осмол 0,039 т/т продукции 0,003 т/г продукции
17 Производство диэтилгсксанола Медный катализатор в таблетках (отработан- ный) Никелевый катализатор в таблетках (отработан- ный) Суспензия отработанно- го никелевого катализа- тора Отходы в виде высоко- кипящих продуктов 0,002 т/г продукции 0,002 т/т продукции 0,002 т/т продукции 0,139 т/г продукции
18 Производство крсмнийорганических смол (ацетопроизводных) Метилацетат 2,100 т/г продукции
Промышленность пластмассовых изделий, стеклопластиков, стекловолокна и изделий из них
1 Производство пенопласта на основе эмуль- сионного поливинилхлорида (ПВХ-1) Отходы пенопласта (полосы и обрезки) 0,136 т/т продукции
2 Производство пенопласта на основе эмульсионного полистирола (ПС-1) Отходы пенопласта (полосы и обрезки) 0,035 т/т продукции
3 Производство пенопласта на основе эмульсионного полистирола (ПС-4) Отходы пенопласта (полосы и обрезки) 0,015 т/т продукции
4 Производство прессованных изделий из пресс-порошков пенопласта АГ-4С и пе- нопласта АГ-4В Пресс-остатки (облой, грат) 0,120 т/т продукции
5 Производство прессованных технических изделий из фенолформальдегидных по- рошков Пресс-остатки (облой, грат) 0,029—0,100 т/г про- дукции
6 Производство прессованных изделий на основе фенопластов У1-301-07 и фенопластов 76 Пресс-остатки (волокшгг, облой, заусенцы) 0,083—0,100 т/г продукции
7 Производство прессованных изделий из порошковых фенопластов Пресс-остатки и отходы механической обработки изделий 0,200 т/г продукции
162
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
8 Производство прессованных изделий из аминопластов Пресс-остатки и отходы механической обработки изделий 0,067—0,100 т/т про- дукции
9 Производство прессованных технических изделий из карбамидных пресс-порошков Пресс-остатки (облой, грат) 0,035 т/т продукции
10 Производство эластичного листового пе- нополиуретана на основе полиэфира П-2200 Обрывы, куски, обрезки, корки блоков 0,085 т/т продукции
11 Производство эластичного листового пе- нополиуретана на основе простых поли- эфиров (лапрол 3003) Обрывы, куски, обрезки, корки блоков 0,103 т/т продукции
12 Производство эластичного рулонного пенополиуретана на основе полиэфира П-2200 Обрывки, куски, обрезки, корки рулонов 0,424 т/т продукции
13 Производство блочного пенополиуретана на основе полиэфира П-2200 Обрывки, куски, обрезки, корки блоков 0,215 т/т продукции
14 Производство формованных изделий из пенополиуретана на основе лапрола 3003 Остатки от заливок, об- резки кромок готовых изделий, брак и т.п. 0,056 т/т продукции
15 Производство формованных изделий из полужесткого пенополиуретана на основе лапрола 5003-2Б-10 и полиизоцианата Остатки от заливок, об- резки кромок готовых изделий, брак и т.п. 0,074 т/т продукции
16 Производство формованных изделий из интегрального пенополиуретана на основе лапрола 5003-2Б-10 и полиизоцианата Остатки от заливок, об- резки кромок готовых изделий, брак и т.п. 0,032 т/т продукции
17 Производство полиэтиленовой пленки «Повиден» и изготовлс1шс пакетов на ее основе Отходы пленки, содер- жащие сополимер винилхлорида и виг шлизохлорида 0,023 т/т продукции
18 Производство изделий из поливинилхло- рида (ПВХ), кроме пленки Отхода ПВХ 0,032 т/т продукции
19 Производство клеящей прозрачной защит- ной пленки ПВХ и покрытий на ее основе ОбрСЗКИ ПЛСНКИ (подложки) 0,066 т/т продукции
20 Производство пленки ПВХ (без клеящегося покрытия) Отходы от переработки исходной массы (сум- марные) 0,052 т/т продукции
21 11роизводство изделий из сополимера сти- рола МСН (кроме литья) Отходы сополимера 0,163 т/т продукции
22 Производство литья (литых изделии) из полистирола и его сополимеров (МС, МСН, САН, АБС) Отходы полистирола и сополимеров 0,040 т/т продукции
23 Производство литья (литых изделии) из полимера 610 Отходы полимера 0,170 т/т продукции
24 Производство изделий из полиамидов Отходы полиамидов 0,360 т/т продукции
25 Производство изделий из пластмасс на основе ПА 12-10 Отходы полиамидов 0,330 т/т продукции
26 11роизводство изделий из пластмасс на основе ПА 12-11-1 Отходы полиамидов 0,150 т/т продукции
163
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
27 Производство литья (литых изделий) из полимерных материалов на основе поли- этилена низкого давления Отходы полиэтилена 0,040 т/т продукции
28 Производство литья (литых изделий) из полимерных материалов на основе поли- пропилена Отходы полипропилена 0,050 т/т продукции
29 Производство изделий из полиметилмс- такрилата «Дакрил» Отходы полиметилмста- крилата 0,420 т/т продукции
30 Производство изделий из интегрального пенополиуретана (ИЛУ) Отходы (суммарные) эла- стичного 1ШУ (вспенен- ная масса, куски, пропи- танные восковой эмуль- сией, смазка и т.п.) 1,050 т/т продукции
31 Производство пластика АБС Осадки сточных вод (влажность 70—90 %) 0,003 т/т продукции
32 Производство листового стеклопластика, в т.н. полиэфирного Отходы (обрезки) стекло- пластика 0,025—0,033 т/т продукции
33 Производство изделий из стеклопластиков Отходы стеклопластиков 0,108 т/т продукции
34 Производство фольгированного стеклотекстолита Пресс-отходы Отходы стеклоткани Обрезки стеклотекстолита 0,017 т/т продукции 0,023 т/т продукции 0,065 т/т продукции
35 Производство полиакрилонитрильного волокна «Нитрон» солевым способом (на предприятиях промышленности пластмассовых изделий, стеклопластиков и стекловолокна) Шлам (песок) Отходы волокна и прядиль- ного раствора (мокрые) Филыр-порошок (отрабо- танный) 0,010 т/т продукции 0,016 т/т продукции 0,020 т/т продукции
36 Производство пресс-матсриала (премикса) марки ПСК-5 Н (20Н, ЗОН) Отходы стеклопластиков (куски, обрезки, содер- жащие полимерную смо- лу и стеклонаполнитель) 0,025 т/т продукции
37 Производство пресс-материала марки ДСП-4Р-2 материалоемкости Отходы стеклопластиков (куски, обрезки, содер- жащие полимерную смо- лу и стеклонаполнитель) 0,040 т/т продукции
38 Производство пресс-матсриала марки ГСП-8 (16,24,32) Отходы стеклопластиков (куски, обрезки, содер- жащие полимерную смо- лу и стеклонаполнитель) 0,031 т/т продукции
39 Производство пресс-матсриала марки ГСП-40 Отходы стеклопластиков (куски, обрезки, содер- жащие полимерную смо- лу и стеклонаполнитель) 0,034 т/т продукции
40 Производство препрега АП-66-151 иАП-70-151 Отходы стскяоматсриапа, содержащего полимерную смолу и стскловолокни- стый наполнитель Отходы связующего вещества Отходы ацетона 0,034 т/т продукции 0,019 т/т продукции 0,019 т/т продукции
164
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
41 Производство стекловолокна, ровинга, матов, холстов Отходы стекловолокна (грубые) Пыль стеклянная 0,287 т/г продукции 0,004 т/т продукции
42 Производство стеклошариков Песок кварцевый Мел Доломит 0,003 т/т продукции 0,005 т/т продукции 0,005 т/т продукции
43 Производство крупногабаритных прессо- ванных изделий из препрега Отходы препрега 0,030-0,117 т/т продукции
Производство изделий из пластических масс, стеклопластика и стекловолокна (на предприятиях машиностроения)
1 Производство формовых изделий из поли- стирола и его сополимеров Отходы полимеров 0,04—0,170 т/т обшей массы изделий
2 Производство формовых изделий из поли- амидов Отходы полиамидов 0,020—0,330 т/г общей массы изделий
3 Производство формовых изделий из пено- полиуретана (ППУ) полужесткого Отходы ППУ 0,070—0,100 т/т общей массы изделий
4 Производство формовых изделий из пено- полиуретана (ППУ) интегрального Отходы ППУ до 1,000 т/т общей мас- сы изделий
5 Производство прессованных изделий из фенолоформальдегидных пресс-порошков Пресс-отходы 0,006—0,100 т/т общей массы изделий
6 Производство изделий из органического стекла Отходы органического стекла 0,540 т/т общей массы 1ГЗДСЛИЙ
7 Производство профильно-погонажных изделий из металлизированной пластмассы Отходы профиля 0,034 т/т общей массы изделий
8 Производство пластмассовых изделий с металлическим покрытием Шлам 0,550 т/г общей массы изделий
Гальваническое производство Эсадки сточных вод при jeareimiOM способе очист- <и (98—99,6 % влажности) Осадки сточных вод при элскгрокоагуляционпом способе очистки (98—99,6 % влажности) 3—10 % от объема сточных вод 6—12 % от объема сточных вод
Производство асбестотехнических изделий и паронита (на предприятиях машиностроения)
1 Изготовление фрикционных тормозных накладок (колодок) для автомобилей, сельскохозяйственной и дорожно- строительной техники Отходы асбеста, пыль шлифовальная 40—44 кг/гыс. шт. изделий
2 Изготовлигие фрикционных дисков сцепления Отходы асбеста, пыль шлифовальная 68 кг/тыс. шт. изделий
3 Изготовление паронита Отходы паронита 1,5 кг/т продукции
4 Изготовление паронитовых изделий Отходы паронита до 75 кг/т продукции
Производство углеграфитной продукции Углерод и графитосо- держащие отходы 30 % от объема (массы) углеграфитной продукции
165
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
Лакокрасочная промышленность
1 Производство олифы, в т.н. масляной Фуза масел Погоны маслянистые 0,005 т/г продукции 0,010 т/т продукции
2 Производство охры сухой Отвал (от сепарации) 0,150 т/т продукции
3 Производство цинковых белил (сухих) Шлаки 0,300 т/т продукции
4 Производство двуокиси титана (сырьевой продукт) Купорос железный (кри- сталлизованный) Кислота серная 2,294 т/г продукции 8,600 т/т продукции
5 Производство дифенилпропана Кубовые остатки 0,010 т/т продукции
6 Производство пентаэритрита Раствор (маточный), содержащий смолы Гипс 1,000 т/т продукции 1,000 т/т продукции
7 Производство фталевого ангидрида Кубовые остатки 0,090 т/т продукции
8 Производство сиккатива НФ-1 Водный слой (маточный раствор, содержащий серно-кислый натрий) 0,440 т/т продукции
* 9 Производство эпоксидированного соевого масла Раствор (маточный), содержаний муравьиную кислоту 1,289 т/т продукции
10 Производство масляных красок, эмалей и грунтов, алкидных лаков и смол Отходы лакокрасочные Шлам стоков 0,004 т/т продукции 0,200 т/куб. м стоков
11 Производство масляных густотертых кра- сок и шпатлевок Отходы красок и шпат- левок Шлам стоков 0,002 т/т продукции 0,200 т/тыс. куб. м стоков
Промышленность синтетических красителей
1 Производство 1,3-динигробензола Кислота серная 0,985 т/т продукции (в пересчете на 100 % содержание основного компонента) или 1,427 т/г продукции (в пересчете в натуральном виде)
2 Производство 1-нитронафталина Кислота серная 0,102 т/т продукции (в пересчете на 100 % содержание основного компонента) или 0,170 т/г продукции (в пересчете в нату- ральном виде)
3 Производство 4-аминотолуола Шлам железа 1,408 т/г продукции (в пересчете на 100 % содержание основного компонента) или 2,335 т/г продукции (в пересчете в нату- ральном виде)
166
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
4 Производство 2-хлораш1лина Шлам железа 1,389 т/т продукции (в пересчете на 100 % содержание основного компонента) или 2,396 т/г продукции (в пересчете в нату- ральном виде)
5 Производство 2-аминотолуола Шлам железа 1,439 т/т продукции (в пересчете на 100 % содержание основного компонента) или 4,490 т/т продукции (в пересчете в нату- ральном виде)
6 Производство 2,5-дихлорашпина Шлам железа 1,700 т/т продукции (в пересчете на 100 % содержание основного компонента) или 6,106 т/г продукции (в пересчете в нату- ральном виде)
7 Производство 2-хлор-5-аминотолуола- -4-СФК Шлам железа 0,800 т/т продукции (в пересчете на 100 % содержание основного компонента) или 1,895 т/т продукции (в пересчете в натуральном виде)
8 Производство З-нитро-4-амииотолуола Кислота уксусная 0,366 т/т продукции (в пересчете на 100 % содержание основного компонента) или 1,128 т/т продукции (в пересчете в нату- ральном виде)
9 Производство И-кислоты Отходы производства Кислота серная Натрия сульфат Органические примеси Суммарные отходы от- стаивания амино раствора Отходы фильтрации Натрия сульфат Аммония сульфат Кислота .серная Сернистый ангидрид Органические примеси 3,327 т/т продукции 0,248 т/г продукции 2,250 т/т продукции 0,201 т/г продукции 3,040 т/т продукции 0,472 т/т продукции 0,250 т/т продукции 0,030 т/г продукции 3,480 т/г продукции
167
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
10 Производство дисперсного фиолетового красителя 2С-основания Кислота серная 55,415 т/т продукции
11 Производство динитрохлорбензола Кислота серная 0,960 т/т продукции
12 Производство бензантрона Кислота серная 1,766 т/т продукции
13 Производство кубового ярко-голубого-3 пигмента Кислота серная 17,922 т/г продукции
14 Производство синего антрахинонового пигмента Кислота серная 27,600 т/т продукции
15 Производство кубового бордо С-пигмента Кислота серная 44,03 т/т продукции
16 Производство псрикислоты Шлам железа 2,808 т/т продукции
17 Производство кубозоля золотисто-желтого (ЖХ пигмент) Шлам железа 0,612 т/г продукции
18 Производство кубозоля оранжевого (КХ пигмент) Шлам железа 0,438 т/г продукции
19 Производство кубозоля синего (бромицди- го пигмент) Шлам железа 0,444 т/т продукции
20 Производство кубозоля серого С (тиоин- диго черный пигмент) Шлам железа 0,650 т/т продукции
21 Производство кубозоля ярко-зеленого С (ярко-зеленый пигме1гг) Шлам железа 0,455 т/т продукции
22 Производство кубозоля ярко-зеленого Ж пигмента Шлам железа 0,493 т/т продукции
23 Производство тиоиндиго черного пигмента Раствор (маточный), содержащий сульфат цинка 13,80 т/г продукции
24 Производство тиоиндиго коричневого Ж пигмента Раствор (маточный), содержащий сульфит- сульфаты 23,000 т/т продукции
25 Производство мезидина Шлам железа 2,083 т/т продукции
26 Производство бета-нафтола Раствор (маточный), содержащий сульфит- сульфаты 1,240 т/т продукции
Продукция содового производства
1 Производство монохромата натрия (щело- ка в пересчете на 67,1 % Сг2Оя) Шлам монохромата на- трия 3,019 т/т продукций
2 Производство жженой извести на основе известняка (полуфабрикат и товарная про- дукция) Известня к-нсдопал (CaCOj—100%) 0,148 т/т продукции
3 Производство жженой извести на основе мела (полуфабрикат и товарная продук- ция) Мсл-недопал (СаСО3—100%) 0,096 т/т продукции
4 Производство сернистого натрия (в расче- те 63 % Na2S) с использованием кокса в качестве восстановителя и топлива Шлам сернистого натрия 0,347 т/г продукции
5 Производство сернистого натрия (в расче- те на 63 % Na2S) с использованием кокса только в качестве восстановителя Шлам сернистого натрия 0,237 т/т продукции
168
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
6 Производство бихромата калия Натрий хлористый 0,558 т/г продукции
7 Производство хлорной извести (на пред- приятиях содового производства) Недопал 0,170 т/т продукции
Продукция хлорного производства
1 Производство хлорбензола Кислота соляная (100 %НС1) Кислота соляная (27,5 % НС1) 0,332 т/т продукции 1,200 т/т продукции
2 Производство хлорпарафииа ХП-470 Кислота соляная (100%НС1) Кислота соляная (27,5 % НС1) Щелочь (отработанная) (NaOH—30 г/л) 0,466 т/т продукции 1,690 т/т продукции 0,433 т/т продукции
3 Производство хлорпарафииа ХП-600 Кислота соляная (100%НС1) Кислота соляная (27,5 % НС1) 0,422 т/т продукции 1,540 т/т продукции
4 Щелочь (отработанная) (NaOH —30 г/л) 0,433 т/т продукщш
5 Производство хлорпарафииа ХП-13 Кислота соляная (100 %НС1) Кислота соляная (27,5 % НС1) Щелочь (отработанная) (NaOH —30 г/л) 0,134 т/т продукции 0,487 т/т продукции 0,433 т/т продукции
6 Производство винилхлорида на основе гидрохлорирования ацетилена Кислота соляная (100%НС1) Кислота соляная (27,5 %НС1) 0,41 т/т продукции 0,150 т/т продукции
7 Производство винилиденхлорида Раствор едкого натра (отработанный) Известковое молоко (отработанное) 1,637 т/т продукции 5,578 т/г продукции
8 Производство хлорнафталина, хлорскипидара, метилцеллюлозы Щелочь отжимная Кубовые остатки 0,400 т/г продукции 0,127 т/т продукции
9 Производство этилацстата Кубовые остатки (суммарные) 0,044 т/т продукции
10 Производство капролактама (на предпри- ятиях хлорного производства) Кубовые остатки с со- держанием: 86 % фенола, 10 % циклогексанола, 4 % циклогексанона 0,034 т/т продукции
11 Производство тетрахлорбензола Кубовые остатки 1,595 т/г продукции
12 Производство ортохлорфенола Кубовые остатки 0,580 т/г продукции
13 Производство хлороформа на основе хло- рирования метана Кислота соляная (100 %НС1) Кислота соляная (27,5 % HCI) 1,240 т/т продукции 4,510 т/т продукции
169
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Продолжение табл. 3.1
J 2 3 4
14 Производство монохлоруксусной кислоты Кислота соляная (100%НС1) Кислота соляная (27,5 %НС1) 0,386 т/т продукции 1,410 т/т продукции
15 Производство хлораля Кислота соляная (100%НС1) Кислота соляная (27,5 % HCI) 1,227 т/т продукции 4,463 т/т продукции
16 Производство технического хлорофоса Кислота соляная (абгазная) Хлорэтил (в абгазах) Хлорметил Кислота соляная (отра- ботанная) Осмот Известковое молоко (отработанное) 0,900 т/т продукции 0,061 т/т продукции 0,180 т/т продукции 0,500 т/т продукции 0,087 т/т продукции 4,310 т/т продукции
17 Производство 27,5 % технического хлоро- фоса Кислота соляная слабая (абгазная) Известковое молоко (отработанное) 1,120 т/т продукции 4,310 т/т продукции
18 Производство нитрилакриловой кислоты Ацетон-нитрил 0,040 т/т продукции
19 Производство метакриловой кислоты Аммония бисульфат (раствор в серной кислоте) 4,886 т/т продукции
20 Производство гексаметилсндиамина Катализатор процесса гидрирования (отрабо- танный) 0,324 т/т продукции
21 Производство хлорметила Катализатор (отработан- ный) 0,001—0,095 т/т про- дукции
22 Производство этилового спирта (на пред- приятиях хлорного производства) Катализатор (отработан- ный) Смола пиролизная (тяжелая) 0,005 т/т продукции 3,500 кг/т продукции
23 Производство извести (на предприятиях хлорного производства) Известняковая мелочь 0,110 т/т продукции
24 Производство известкового молока (на предприятиях хлорного производства) Отходы гашеной извести (недопал, песок) 0,318 т/т продукции
25 Производство бертолетовой соли (на предприятиях хлорного производства) Нсдопал (при гашении извести) 0,587 т/т продукции
26 Производство карбида кальция (на пред- приятиях хлорного производства) Отходы ферросилиция Пыль коксовая или вен- тиляционная 0,004 т/т продукции 0,003 т/т продукции
27 Производство ацетилена (на предприятиях хлорного производства) Пыль карбидная 0,010 т/т продукции
28 Производство гипохлорита кальция Натрий хлористый Раствор (маточный), содержащий 10 % гипо- хлорита кальция 0,302 т/т продукции 2,323 т/т продукции
170
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл, 3.1
1 2 3 4
29 Производство мепш-этилхлорсилана и фсшьтгрихлорсилана (на предприятиях хлорного производства) Сплав кремнемедный (отработанный) Кубовые остатки Бензол 0,110 т/т продукции 0,270 т/т продукции 0,580 т/т продукции
30 Производство четыреххлористого кремния Огарки печные процесса хлорирования Хлориды металлов Известковое молоко (отработанное) 0,012 т/т продукции 0,073 т/т продукщш 1,500 т/т продукщш
31 Производство хлористого алюминия Отвал хлористый 0,560 т/т продукции
32 Производство тетраэтилсвинца (па пред- приятиях хлорного производства) Шлам (40 % H2SO4, 40%Fe2SO4) Шламовая соль Щелочь 4,650 т/т продукции 0,261 т/т продукщш 0,018 т/т продукщш
33 Производство фтористого алюминия (на предприятиях хлорного производства) Шлам кремнегель 1,300 т/т продукщш
34 Производство фсназона Раствор циркуляционный Раствор оксипродукта щелочный Водно-солевой раствор с содержанием 7,5 % хлористого натрия 1,530 т/г продукции 0,200 т/т продукции 19,200 т/г продукции
Продукция азотного производства
1 Производство технического гексахлорана Железо хлорное 0,023 т/г продукщш
2 Производство капролактама (на предпри- ятиях азотного производства) Аммония сульфат (кри- сталлический) Сода кальцинированная (плав) 2,106 т/т продукщш 2,846 т/т продукщш
3 Производство синтетического метана на основе парокислородной конверсии метана Изобутиловос масло Эфир димстиловый Предгон Конденсат 0,013 т/т продукщш 0,025 т/г продукции 0,007 т/т продукции 0,780 т/т продукщш
4 Производство синтетического метанола на основе пароуглскислой конверсии при- родного газа в трубчатых печах Изобугиловое масло Эфир диметиловый Предгон Конденсат 0,004 т/т продукции 0,016 т/т продукции 0,007 т/т продукции 0,492 т/т продукции
5 Производство си1ггетического метанола па основе сочетания каталитической и высо- котемпературной конверсии природного газа под давлением 20 атм. и синтеза ме- танола под давлением 45—50 атм. Фракции высших спир- тов Предгон Конденсат 0,006 т/т продукщш 0,007 т/т продукщш 1,000 т/г продукщш
6 Производство синтетического метанола на основе сочетания каталитической и высо- котемпературной конверсии природного газа под давлением 20 атм. и синтеза ме- танола под давлением 370 атм. Эфир димстиловый Фракции высших спиртов Предгон Конденсат 0,015 т/т продукщш 0,006 т/т продукщш 0,006 т/г продукщш 0,850 т/т продукщш
7 Производство синтетического метанола на основе синтез-газа производства ацетилена Фракции высших спиртов Предгон Конденсат 0,010 т/т продукщш 0,012 т/т продукщш 0,111 т/т продукщш
171
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленност и
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
8 Производство синтетического метанола на основе конверсии метана в трубчатых пе- чах и ректификации метанола в две ступени Фракции высших спиртов Предгон Конденсат 0,008 т/т продукции 0,008 т/т продукции 1,193 т/т продукции
Производство фосфора и карбофоса
1 Производство желтого фосфора Шлак огненно-жидкий Пыль коттрельная Феррофосфор Шлам фосфорный 11,100 т/т продукции 0,200 т/т продукции 0,200 т/т продукции 0,100 т/т продукции
2 Производство карбофоса (30 %) Смолообразныс соеди- нения 0,028 т/г продукции
Йодобромное производство
1 Производство жидкого брома Железо хлорное 0,980 т/т продукции
2 Производство метила бромистого Кубовые остатки 2,060 т/т продукции
3 Производство натрия бромистого Шлам 0,550 т/г продукции
4 Производство окиси магния Магния окись (техническая) 0,110 т/т продукции
Производство химических реактивов и особо чистых веществ
I Производство магния угтскислого и окиси мапптя Калит! хлористый Раствор (маточный) от отжима кристаллов 3,770 т/т продукции 1,170 т/г продукции
2 Производство тетрабутоксититана Аммоний хлористый 1,020 т/т продукции
3 Производство полибугилтитаната Аммоний хлористый 1,260 т/т продукции
4 Производство двуокиси тиомочевины Раствор (маточный), содержащий H2SO418 г/л 10,580 т/т продукции
5 Производство итаконовой кислоты Активированный уголь (отработанный) Мицелит 0,200 т/т продукции 0,600 т/т продукции
6 Производство муравьиной кислоты Натрия сульфанат 1,171 т/т продукции
7 Производство гидрохинона Отходы пиролюзита 0,140 т/т продукции
8 Производство сернистого аммония (технического) Кубовые остатки 5,356 т/т продукции
9 Производство глицерина Кубовые остатки 0,040 т/т продукции
10 Производство ацетона Кубовые остатки 0,090 т/г продукции
11 Производство бугилацстата (марки «А», «Б») Кубовые остатки 0,126 т/т продукции
12 Производство этилацетата (марки «А») Кубовые остатки 0,120 т/т продукции
13 Производство тиомочевины (технической) Шлам 4,835 т/т продукции
14 Производство серно-кислого олова Раствор (маточный) от фильтрации и отжима Раствор (маточный) с декантации 0,552 т/т продукции 1,94 6 т/т продукции
15 Производство серно-кислого железа Раствор (маточный) от цснтрифугироваш1я 1,270 т/т продукции
16 Производство серно-кислой меди Раствор (маточный) от центрифугирования 4,400 т/г продукции
17 Производство янтарной кислоты Раствор, содержащий нитрат натрия 1,170 т/т продукции
172
Часть УШ. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 3.1
1 2 3 4
18 Производство феиазона Раствор (маточный) от фильтрации (фугат) 8,000 т/т продукции
19 Производство фуразолидона (ветеринарного) Раствор фильтрата, со- держащий 5-нитро- фурфуролацетата 9,500 т/т продукции
3.1. Утилизация отходов
серно-кислотного производства
Для получения серной кислоты в
промышленности используются два
метода: контактный и нитрозный
(башенный). В обоих случаях сначала
из сырья получают диоксид серы
SO2, который затем перерабатывают
в H,SO4. Основное количество сер-
ной кислоты производят контактным
методом из SO2, получаемого путем
обжига серного колчедана (обычно
флотационного), сжигания природ-
ной или газовой серы, а также при
обжиге сульфидов цветных металлов,
причем доля серной кислоты, полу-
чаемой в нашей стране на базе цвет-
ной металлургии, год от года увели-
чивается.
Чистый серный колчедан содер-
жит 53,5 % серы и 46,5 % железа. Од-
нако примеси (песок, глина, суль-
фиды цветных металлов, карбонаты,
соединения мышьяка, селена, сереб-
ра, золота и др.) снижают содержа-
ние серы в флотационном колчедане
до 32—40 %. Оксид железа, образую- •
щийся при обжиге колчедана в печах
различной конструкции, выходит из
печи в виде огарка и поступает в от-
вал. Пиритные огарки состоят глав-
ным образом из железа (40—63 %)
с небольшими примесями серы
(1—2 %), меди (0,33—0,47 %), цинка
(0,42-1,35 %), свинца (0,32-0,58 %),
драгоценных (10—20 г/т) и других ме-
таллов.
Выходящий из обжиговой печи
сернистый газ загрязнен огарковой
пылью и другими примесями. Содер-
жание в нем пыли зависит от каче-
ства и степени помола сырьевых ма-
териалов, конструкции печей и дру-
гих факторов. В зависимости от типа
печей оно составляет от 1 до 200 г/м3.
Химический состав пыли практичес-
ки не отличается от состава огарка.
Объемы обжиговых газов составляют
сотни тысяч кубометров в сутки; они
несут с собой десятки тонн огарко-
вой пыли. Перед переработкой в сер-
ную кислоту эти газы очищают в цик-
лонах и сухих (огарковых) электро-
фильтрах до остаточного содержания
пыли около 0,1 г/м3.
.В настоящее время основным спо-
собом получения серной кислоты яв-
ляется контактный, при котором SO2
окисляют в SO3 на катализаторах
(контактная масса на основе V2O5).
Содержащаяся в печных газах, про-
шедших очистку в сухих электро-
фильтрах, пыль и другие примеси от-
равляют катализатор. Кроме того,
пыль засоряет аппаратуру, увеличи-
вает се гидравлическое сопротивле-
ние, переходит в продукт и ведет к
ряду других затруднений в техноло-
гическом процессе. Поэтому печные
газы подвергают дополнительной
очистке путем последовательной
промывки охлажденной 60—75 %-й
(в полых башнях) и 25—40 %-й (в
насадочных башнях) серной кисло-
173
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
той с улавливанием образующегося
тумана в мокрых электрофильтрах.
Процесс дополнительной очистки
печных газов от пыли сопровожда-
ется образованием шламов, накап-
ливающихся в аппаратуре промыв-
ного отделения и мокрых электро-
фильтрах.
Таким образом, твердыми отхо-
дами производства H2SO4 из серно-
го колчедана являются пиритные
огарки, пыль циклонов и сухих
электрофильтров, шламы промыв-
ных башен, собирающиеся в отстой-
никах, сборниках и холодильниках
кислоты, и шламы мокрых элект-
рофильтров.
При обжиге серного колчедана
отходы пиритных огарков составля-
ют ~ 70 % от массы колчедана. На 1 т
производимой кислоты выход огар-
ка в лучшем случае составляет 0,55 т.
Так как сырьем для получения сер-
ной кислоты наряду с серным кол-
чеданом, добываемым специально
для этой цели, являются отходы, об-
разующиеся при обогащении суль-
фидных руд флотационным методом
и отходы, образующиеся при обога-
щении каменных углей, то различа-
ют три вида пиритных огарков (огар-
ки из колчеданов, огарки из флота-
ционных хвостов обогащения суль-
фидных руд, углистые огарки), зна-
чительно отличающихся друг от дру-
га как по химическому составу, так
и по физическим характеристикам.
Огарки первых двух типов отличают-
ся значительным содержанием меди,
цинка, серебра, золота и других ме-
таллов.
Утилизация пиритных огарков
возможна по нескольким направле-
ниям: для извлечения цветных метал-
лов и производства чугуна и стали, в
174
цементной и стекольной промышлен-
ности, в сельском хозяйстве и др.
В нашей стране около 75 % массы об-
разующихся пиритных огарков нахо-
дит использование в основном в про-
изводстве строительных материалов и
в сельском хозяйстве.
Основным методом переработки
огарков в цветные металлы и желез-
ные окатыши является хлорирующий
обжиг, позволяющий извлекать до
95—96 % меди и получать агломерат,
используемый в доменной плавке.
В качестве хлорирующего агента мо-
жет быть использован хлорид натрия,
хлор и хлористый водород или смесь
хлора с воздухом. При использова-
нии NaCl на первой стадии проис-
ходит окисление сульфидов по ре-
акциям:
2MeS + ЗО2 -» 2МеО + 2SO2,
МеО + SO2 + 0,5О2 —> MeSO4,
SO2 + 0,5О2 SO3.
Кроме того, идет образование
хлорида железа путем взаимодействия
его сульфата с NaCl
Fe2(SO4)3 + 6NaCl ->
-» 3Na2SO4 + 2FeCl3.
Далее при взаимодействии SO2,
SO , кислорода и водяных паров с
компонентами шихты образуются
хлорирующие газообразные реаген-
ты:
2NaCl + SO, + О, Na,SO. + CL,
4NaCl + 2SO3 + O2 -> 2Na2SO4 + 2C12,
2NaCl + SO, + H,O Na,S04 + 2HC1,
4FeCl3 + 3O2 -» 2Fe2O3 + 6C12,
2FeCl3 + 3H2O Fe2O3 + 6HC1.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Эти агенты хлорируют оксиды и
сульфиды металлов, присутствующие
в огарке:
MeS + С12 + 1,5О2 -> МеС12 + SO3,
MeS + Cl2 + О2 -> МеС12 + SO2,
MeS + 2НС1 + l,5O2—>
-» МеС12 + SO2 + Н2О,
МеО + 2НС1 -> МеС12 + Н2О,
2Ме + ЗС12 -> 2МсС13.
На практике используют избыток
хлорида натрия, который препятству-
ет возгонке хлорида меди за счет об-
разования с ней двойной соли, а так-
же оказывает благоприятное действие
на степень извлечения серебра и зо-
лота из перколяционных растворов.
Как видно из приведенных выше
уравнений, в огарке наряду с суль-
фатной серой необходимо присут-
ствие сульфидной серы, что в неко-
торых случаях достигается путем под-
шихтовки колчедана к исходной сме-
си. Принципиальная схема переработ-
ки огарков методом хлорирующего
обжига, осуществленная в промыш-
ленном масштабе на Дуйсбургском и
Гамбургском медеплавильных заводах
(ФРГ), приведена на рис. 3.1.
Пирит
Измельчение
и рассеивание
___ NaCI
i__
Приготовление
смеси
, I г-
и „ I Обжиг 550—600’С
п2и *—————— —
V
Выщелачивание
£
Скрап
I
Разделение пека
и раствора
---| Раствор
[Цементация меди
Т------
Цементная
медь
-А________
Переплавка
4
Рафинирование
I Отливка в аноды
V --------------
Электролитическое
рафинирование
Медь
Отходящие газы,
а® К содержащие SO2
—*--- Смесь растворов
’ HCI и H2SO4
Н2.
Промывка
Раствор HjSO
Fe кек
,, Раствор
Вакуум-
кристаллизация
-----j-------
Na2SO4 • 10Н2О
I
Обжиг
Na .SO
Са(ОН)
СаСО.
Г“ С12
Раствору Зсажд]ние
Железо-
гипсовый
.осадок
JL._
Осаждение
гидроксида цинка
Прокалка
bz I .
] Оксид цинка
железа
С1;
Са(ОН),
Осаждение ко-
бальта и магния
Осадок|
Растворение гидро-
окиси кобальта
Раство,
±—. H2SO4
-----------------Са(ОН)2
I Г---------
Очистка раство-
ра и переосаж-
дение кобальта
Обжиг и восстано-
вительная плавка
Очистка
Рис. 3.1. Принципиальная схема последовательных операций переработки огарков
путем хлорирующего обжига
175
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Огарок вначале измельчают и
рассеивают. Гранулы размером 4 мм
смешивают с хлоридом натрия
(8—20 масс. %) и в случае необходи-
мости с пиритом. Приготовленную
шихту обжигают в циклонных, подо-
вых или других печах при 550—600 °C.
Далее твердый осадок, содержащий
хлориды металлов, обрабатывают ра-
створом серной кислоты, а НС1 и SO3
из отходящих газов улавливают в аб-
сорбционных башнях, орошаемых во-
дой, с получением раствора соляной
и серной кислот. При кислотном вы-
щелачивании в раствор переходят
медь, цинк, кобальт, таллий, кадмий
и серебро. Из этого раствора осажда-
ют медь вместе с серебром и золотом
путем цементации ее скрапом. Далее
цементная медь подвергается пере-
плавке, очистке, отливке анодов и
электролитическому рафинированию.
Из раствора после отделения меди
путем вакуум-кристаллизации осаж-
дают глауберову соль (Na2SO410H2O),
а затем обжигом — сульфат натрия.
Маточник после вакуум-кристал-
лизации содержит (в г/л): 0,8 кобаль-
та, 65 цинка, 10 железа и небольшие
количества марганца. Вначале из него
выделяют железо путем окисления
хлором и обработки СаСО3 при 50 °C
и pH = 3. От раствора отделяют желе-
зогипсовый осадок, кобальт выделя-
ют путем окисления его соединений
хлором с последующим осаждением
гидроксидом кальция. Образование
Со(ОН)3 происходит при 50 °C и pH =
= 4, для нейтрализации раствора ис-
пользуют оксид цинка. Вместе с ко-
бальтом осаждаются также гидрокси-
ды марганца и цинка. Для получения
металлического кобальта полученный
осадок растворяют в серной кислоте
с последующим переосаждением гид-
роксидов, прокаливают при 1100 °C и
подвергают восстановительной плав-
ке. После окончательной очистки от
марганца (окислительная плавка),
обессеривания (под слоем карбида
кальция) и удаления железа получа-
ют металлический кобальт состава
(в масс. %): Со — 97,72—99,22; Fe —
0,5-2,0; Си - 0,20; С - 0,03; S ~ 0,05.
Извлечение кадмия, таллия и ин-
дия проводят амальгамным методом из
растворов перед осаждением цинка.
При комплексной переработке
огарков низкотемпературным хлориру-
ющим обжигом достигается следующая
степень извлечения металлов (в %):
железа в кек и агломерат — 80; серы
в сульфат натрия — 40; меди — 80;
цинка в ZnO — 80; свинца — 40; се-
ребра — 65; кадмия — 40; кобальта —
50; таллия —17. Состав получаемых
железного кека и агломерата приве-
ден ниже в (%):
Компонент Железный кек Агломерат
Fe 61,2-61,9 61,9-63
S 0,35-0,40 0,12-0,10
Zn 0,18-0,20 0,14-0,17
Си 0,08 0,08
РЬ 0,85-0,45 0,70-0,32
As 0,05-0,065 0,03-0,04
Р 0,01-0,015 0,01-0,012
Некоторые пиритные руды, на-
пример, итальянского месторождения
района Маренмы, содержат незначи-
тельные примеси цветных металлов,
поэтому огарки, получаемые из этих
руд, могут быть непосредственно ис-
пользованы в черной металлургии.
Фирма Монтэдисон, производящая
860 тыс. т H2SO4 в год, обрабатывает
огарки, восстанавливая их до Fe3O4,
с последующим его отделением от
примесей SiO2, CaO, MgO методом
магнитной сепарации и переработкой
в железные окатыши.
176
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
В Испании фирмой Metalquimica del
Nervion, SA в Бильбао разработан про-
цесс экстракции цинка из продуктов
хлорирующего обжига при помощи
аминов. Производительность завода,
работающего с 1976 г., составляет
8000 т/год Zn (чистота цинка 99,99 %).
Процесс состоит из следующих
стадий: хлорирующий обжиг; выще-
лачивание спека; удаление соедине-
ний меди путем цементации; экстрак-
ция соединений цинка вторичным
амином; реэкстракция соединений
цинка водой из раствора вторичного
амина; экстракция соединений цин-
ка из водного раствора с помощью
ди-(2-этилгексил)-фосфорной кисло-
ты для отделения от примесей Си,
Со, Cd, As и ионов С1~; реэкстрак-'
ция соединений цинка растворами
серной кислоты с получением элек-
тролита; электролиз реэкстракта с
последующей плавкой и разливкой
цинковых катодов.
НИУИФ и Гинцветмет проводи-
ли испытания хлорирующего обжига
огарков в печах КС. При этом пере-
ход меди в раствор составлял 86—89 %
при остаточном ее содержании в кеке
0,04—0,05 масс. %, извлечение цин-
ка — 76,1—84,4 % при остаточном со-
держании — 0,09—0,11 %. Проведены
испытания хлорирующего обжига
огарков на Елизаветинском опытном
заводе. В результате обжига и после-
дующей флотации кека удалось до-
вести содержание железа в последнем
до 63 %, при этом степень извлече-
ния металлов составляла (в %):
меди в цементную медь.........78,1
золота в цементную медь.......50,0
серебра в цементную медь......73,0
цинка в гидроксид цинка.......74,9
кобальта в кобальтовый осадок..51,1
железа в концентрат..........78,0.
В нашей стране также разработан
высокотемпературный хлорирующий
обжиг огарков, или метод возгонки
(/= 1000 °C). В отличие от низкотем-
пературного процесса, хлориды метал-
лов возгоняются во время обжига и
затем улавливаются и растворяются в
воде с последующим разделением. Же-
лезный кек после удаления щелочных
металлов и агломерации использует-
ся в металлургии. Проведение процесса
в оптимальных условиях позволяет
достичь следующей степени извлече-
ния металлов в раствор (в %): Си —
79; Zn — 75; Аи — 78; Ag — 68; желез-
ный концентрат содержит (в масс. %):
Fe - 56, Zn - 0,15.
Другой путь утилизации пиритных
огарков — сульфатизирующий обжиг
пиритного сырья с последующей гид-
рометаллургической переработкой
огарка.
В нашей стране разработан и ис-
пытан процесс гидрометаллургичес-
кой переработки огарков, получае-
мых путем сульфатизирующего об-
жига пиритных концентратов. Огар-
ки имеют состав (в масс. %): Fe —
53,99; — 3,6; медь — 0,29; цинк —
0,89; кобальт — 0,012; золото — 2,2 г/т
и серебро — 21 г/т.
. Принципиальная схема процесса
представлена на рис. 3.2. На первой
стадии ведут 4-ступенчатос выщела-
чивание водой при оптимальном
соотношении ж : т = 1,6 : 1 в смеси-
телях при температуре 60 вС. Произ-
водительность установки по твердо-
му веществу — 100 кг/ч. После раз-
деления фаз получают раствор соста-
ва (г/л): медь — 1,8; цинк — 5,9; же-
лезо — 7,77; кобальт — 0,06. Степень
извлечения металлов в раствор со-
ставляет (в %): медь — 85,0; цинк —
91,0; железо — 2,0; кобальт — 68,3.
177
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Медь выделяют из этих растворов
путем ее селективной адсорбции —
десорбции на амфолите АН КБ-1. Для
осаждения цинка и кобальта раствор
обрабатывают содой с последующим
прокаливанием осадка и получением
оксидов.
Извлечение благородных металлов
(Au и Ag) ведут путем обработки осад-
ка, получаемого на стадии выщела-
чивания, 1 %-ным солянокислым ра-
створом тиокарбамида (pH = 1,5—2).
Далее золото и серебро извлекают из
растворов сорбцией их на смоле
КБ-2-10П и активированном угле БАУ.
Степень извлечения цинка из огар-
ка составляет 85 %, золота — 78 %,
серебра — 51 %. Железный кек соот-
ветствует по составу кондициониро-
ванному железному концентрату (в
масс. %): Fe — 60; медь — 0,03; цинк —
0,08; кобальт — 0,0036; сера — 0,33;
мышьяк — 0,09; золото — 0,55 г/т и
серебро — 11 г/т.
Производство пигментов из огар-
ков и огарковой пыли. Небольшие ко-
личества огарка и пыли сухих элект-
рофильтров используют для получе-
ния минеральных пигментов: желез-
ного сурика, мумии, охры. Техноло-
гия их приготовления может быть раз-
личной.
ZnO
Рис. 3.2. Принципиальная схема последовательных операций гидрометаллургической
переработки огарков
178
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Обычно для получения пигментов
типа мумии и железного сурика ога-
рок при нагревании обрабатывают
концентрированной серной кислотой.
Полученный сульфат железа смеши-
вают с алебастром, мелом, глиной и
обжигают в печах. В зависимости от
температуры обжига и выбранных
добавок в результате химических вза-
имодействий получают пигменты раз-
личных оттенков. Недостатком такой
технологии является присутствие в
получаемых пигментах серы и ее со-
единений, вследствие чего краски на
основе таких пигментов нельзя ис-
пользовать для покрытия металличес-
ких поверхностей, поскольку сера
способствует коррозии металла.
Разработана и технология мине-
ральных пигментов, на основе кото-
рых получают краски, пригодные для
покрытия всевозможных поверхнос-
тей, в том числе и металлических.
Согласно этой технологии, исключа-
ющей использование серной кисло-
ты, для приготовления пигмента типа
железного сурика используют фрак-
цию огарка 1,3—0,27 мм, наиболее
богатую оксидом железа. Этот огарок
измельчают, сушат и прокаливают
перед смешением с наполнителями.
На рис. 3.3 приведена технологи-
ческая схема производства сухих ми-
неральных пигментов типа железно-
го сурика из огарка. Согласно приве-
денной схеме, огарок поступает на
сита, откуда фракцию с размером
зерен 0,5—2 мм подают в шаровую
мельницу. Измельченный огарок про-
мывают водой. При этом удаляются
водорастворимые соли железа, цин-
ка, меди, вызывающие коррозию
металлических поверхностей, и час-
тично — элементная сера. Промывку
проводят горячей (60—80 °C) водой
при перемешивании, которое чере-
дуют с получасовым отстаиванием,
до исчезновения окраски, вызывае-
мой растворимыми солями. Отмытый
огарок подсушивают глухим паром и
подают на обжиг при 850—900 °C во
вращающуюся печь. Целью обжига
является удаление из огарка влаги и
серы (из сульфидов и оставшихся
сульфатов). Сера и сернистые соеди-
нения, содержащиеся в огарке, вли-
яют на свертываемость краски, на чем
построен контроль за качеством. По-
Рис. 3.3. Схема производства железного сурика из огарка:
1 — сито; 2, 6 — шаровые мельницы; 3 ~ промывной чан; 4 — сушилка; 5 — обжиговая печь;
7 — смеситель
179
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
лученный после обжига полуфабри-
кат (до 90 % Fe2O3) размалывают и
смешивают с наполнителями для по-
лучения готового продукта.
Огарковая пыль, осаждаемая в
сухих электрофильтрах, отличается от
огарка несколько большим содержа-
нием водорастворимых солей железа.
Ее используют как сырье для полу-
чения пигментов типа желтой охры.
Нерастворимый остаток, состоящий
в основном из оксида железа, слу-
жит в этом случае сырьем для приго-
товления пигментов типа мумии.
Воздух
Глина
Рис. 3.4 Схема производства желтой охры и мумии из огарковой пыли.
1 — реактор-растворитель; 2 — смеситель; 4, 7 — шаровые мельницы; 5 — сушилки; 6 — обжи-
говая печь
Технологический процесс получе-
ния желтой охры и мумии (рис. 3.4)
заключается в следующем. Огарковую
пыль подают в реактор-растворитель,
где ее перемешивают с водой и воз-
духом в течение 20—25 мин. Затем
раствор отстаивают в течение 8 ч.
Окрашенную жидкую фазу откачива-
ют в смеситель, куда добавляют мел
(или штыб) и глину. В смесителе про-
текает реакция:
Fe2(SO4)3 + ЗСаСО3 ->
-> Fe,O. + 3CaSO. + ЗСО„
в результате которой получают насы-
щенный влагой осадок гипса с гли-
ной. Эту массу высушивают при 80 °C
180
и подают в шаровую мельницу, из
которой выходит готовый продукт —
сухой минеральный пигмент типа
желтой охры.
Осадок из реактора-растворителя
в виде влажной массы (91 %, Fe2O3;
3,7 % FeS; 5,3 % балласта) сушат при
температуре до 100 °C. Полученную
массу передают в печь, где при 800—
900 °C из оставшихся соединений вы-
жигается сера. Полупродукт (95 %
Fe2O3) из печи поступает на измель-
чение в шаровую мельницу, куда од-
новременно подают глину (15 %). Вы-
ходящий из мельницы готовый про-
дукт — минеральный пигмент типа
мумии поступает на затаривание.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Получаемые согласно описанным
процессам минеральные пигменты
являются стабильными по цвету и
неизменяемыми во времени. Масля-
ная краска на их основе нс сворачи-
вается, а известковая хорошо схва-
тывается.
Другие направления использования
огарков. Как отмечалось выше, наи-
большее количество пиритных огар-
ков в нашей стране используется в
промышленности строительных мате-
риалов, где они служат в качестве
добавки к шихте для получения це-
мента. Другим значительным потре-
бителем пиритных огарков является
сельское хозяйство, где их применя-
ют в качестве удобрений, содержа-
щих медь.
В значительно меньших масшта-
бах пиритные огарки используются в
цветной металлургии — в качестве
железосодержащих флюсов, в про-
мышленности строительных матери-
алов — в качестве железистого кра-
сителя, для получения инсектицидов,
а также по ряду других направлений,
где их потребление является крайне
незначительным по сравнению с име-
ющимися ресурсами.
Извлечение селена из шламов.
В колчеданах, применяемых для про-
изводства серной кислоты, содержит-
ся 0,002—0,02 % селена, являющего-
ся химическим аналогом серы, поэто-
му при обжиге колчеданов наряду с
SO2 образуется SeO2. Поскольку селен
встречается в природе в очень малых
концентрациях (от десятитысячных до
тысячных, редко до сотых долей про-
цента) в виде соединений, сопутству-
ющих сульфидам металлов (Fe, Си,
Zn), то отходы переработки пирита в
сернокислотном производстве явля-
ются одним из основных источников
получения селена. Основная его часть
выделяется со шламами в промывных
башнях и мокрых электрофильтрах
системы очистки обжиговых газов.
Механизм выделения селена из
обжиговых газов достаточно сложен.
При очистке обжигового газа SeO2
поглощается туманом и каплями оро-
шающей серной кислоты. Раствори-
мость SeO2 в серной кислоте высока
и увеличивается с повышением тем-
пературы. Растворяющийся в серной
кислоте SO2 восстанавливает SeO2:
SeO, + 2SO, + 2Н,0 -> Se + 2H,SO4.
2 2 2 2 4
Одновременно происходят про-
цессы образования политиоселеновых
кислот (типа H2SeS2O6) и селенистой
кислоты:
SeO2 + 3SO2 + 2Н2О ->
-» H2SeS2O6 +'H2SO4,
SeO2 + H2O H2SeO3.
Селенистая кислота и селенопо-
литионаты устойчивы при темпера-
турах ниже 70 °C. При более высоких
температурах они разлагаются по ре-
акциям:
H2SeO3 + 2SO2 + Н2О —> Sc + 2H2SO4,
H2SeS2O6 -» Se + H2SO4 + SO2.
Восстановление SeO2 наиболее
полно проходит в разбавленных кис-
лотах. Образующийся металлический
селен осаждается вместе с частицами
пыли из кислоты промывных башен в
отстойниках, сборниках и холодиль-
никах кислоты в виде шлама, назы-
ваемого бедным. Такой шлам содер-
жит обычно до 5 % селена. На новых
заводах д ля выделения селена со шла-
мом предусмотрено фильтрование
кислоты, первой промывной башни.
Другая часть металлического се-
лена осаждается вместе с сернокис-
181
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
лотным туманом и остатками пыли в
мокрых электрофильтрах. Из-за не-
большого содержания пыли осадок
здесь содержит много селена (до
50 %) и носит название богатого
шлама. Весь селен, осаждающийся в
процессе очистки газа, примерно
поровну распределяется между бед-
ным и богатым шламом. Баланс се-
лена для контактного метода серно-
кислотного производства иллюстри-
руется схемой на рис. 3.5.
Известно несколько способов пе-
реработки шламов газоочистки сер-
нокислотного производства с целью
выделения селена. Один из наиболее
распространенных способов заклю-
чается в следующем. Собираемый при
очистке холодильников, отстойни-
ков и сборников кислоты промыв-
ных башен бедный шлам разбавля-
ют водой и прогревают острым па-
ром для более полного выделения
металлического селена. Образующу-
юся при этом пульпу фильтруют и
полученный осадок промывают во-
дой и 0,5 %-м раствором соды. За-
тем шлам сушат при 90—100 °C. Ана-
логичным образом обрабатывают и
богатый шлам из мокрых электро-
фильтров.
Для последующего обжига с це-
лью получения технического селена
на основе получаемых шламов при-
готовляют усредненную шихту, со-
держащую 10—12% селена. На 1 т
сжигаемого колчедана получается
10—50 г селена и расходуется 10—20 г
соды, 10—20 г Fe2SO4, который до-
бавляют для ускорения осаждения
селена при промывке электрофильт-
ров, и 5—10 кг пара.
Степень извлечения селена из
колчедана составляет 30—60 %.
3.2. Утилизация отходов произ-
водств минеральных удобрений
3.2.1. Утилизация отходов
производств фосфорных удобрений
Основное количество добываемых
фосфатных руд служит д ля производ-
ства фосфорсодержащих минеральных
удобрений. Наиболее важны апатито-
вые и фосфоритные руды, содержа-
щие минералы апатитовой группы с
общей формулой ЗМ3(РО4)2-СаХ2 (где
М — ионы кальция, натрия, строн-
ция и других элементов, а X — ионы
фтора, хлора и группа ОН—). Кроме
апатита, фосфатные руды содержат
минералы-примеси.
(100% Se)
Обжиговая] Se » Прттвт<.
35% Se
Следы
печь
башни
Мокрые
эл. фильтры] Se
30% Se - потери
(огарок, пыль сухих
эл. фильтров)
25% Se
(бедный шлам)
Se
11% Se
(потери с
промывной
35% Se
34% Se
( богатый
шлам)
кислотой)
Рис. 3.5. Баланс селена для одного из контактных цехов, оборудованных механичес-
кими печами
182
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
В зависимости от состава руд и
ряда других факторов применяют раз-
личные методы химической перера-
ботки природных фосфатов, причем
руду в большинстве случаев предва-
рительно размалывают и подвергают
обогащению различными способами.
Процессы обогащения руд сопровож-
даются образованием больших коли-
честв твердых отходов в виде хвостов
и пыли, уносимой с воздухом аспи-
рационных систем и с газами сушиль-
ных установок.
Концентраты фосфатного сырья
перерабатывают химическим путем
двумя группами методов. К первой
группе относится прямая кислотная
или термическая переработка сырья
с непосредственным получением го-
товых продуктов: суперфосфатов,
обеефторенных фосфатов и др. Вто-
рая группа — это разложение фосфа-
тов с получением термической и эк-
стракционной фосфорных кислот,
которые служат для производства раз-
личных продуктов, в том числе и
минеральных удобрений.
Например, при прямой сернокис-
лотной обработке фосфатов получа-
ют простой суперфосфат, являющий-
ся низкоконцентрированным фос-
форным удобрением, содержание ус-
вояемой Р2О5 в котором обычно не
превышает 20 %. В этой связи вполне
понятно стремление частично или
полностью заменить серную кислоту
на фосфорную. Последнюю в про-
мышленности получают из фосфатов
двумя методами: сернокислотным
(экстракционным или мокрым) и
электротермическим.
Отходы производства экстракци-
онной фосфорной кислоты. В качестве
твердого отхода производства фос-
форной кислоты серно-кислотным
способом образуется фосфогипс —
сульфат кальция с примесями фос-
фатов. На 1 т Р2О5 в фосфорной кис-
лоте в зависимости от используемого
сырья получают от 3,6 до 6,2 т фос-
фогипса в пересчете на сухое веще-
ство (7,5—8,4 т в пересчете на дигид-
рат). В зависимости от условий полу-
чения фосфорной кислоты в осадке
образуется дигидрат CaSO4-2H2O, по-
лугидрат CaSO40,5H2O или безвод-
ный сульфат кальция, что и обуслов-
ливает соответствующие названия
продуктов — фосфогипс, фосфопо-
лугидрат и фосфоангидрит. Эти отхо-
ды представляют собой серый мел-
кокристаллический комкующийся
порошок влажностью до 25—40 % (в
зависимости от условий получения
фосфорной кислоты). В пересчете на
сухое вещество они содержат до 94 %
GaSO4. Основными примесями в них
являются непрореагировавшие фос-
фаты, полуторные оксиды, соедине-
ния фтора и стронция, неотмытая
фосфорная кислота, органические
вещества. В них присутствуют соеди-
нения марганца, молибдена, кобаль-
та, цинка, меди, редкоземельных и
некоторых других элементов.
Основную массу образующегося
фосфогипса в настоящее время сбра-
сывают в отвалы. Транспортирование
фосфогипса в отвалы и его хранение
связаны с большими капитальными
и эксплуатационными затратами,
достигающими 40 % стоимости соору-
жения и эксплуатации основного про-
изводства, и осложняет работу заво-
дов. В настоящее время на отвалах
предприятий бывшего СССР нахо-
дится около 275 млн. т фосфогипса и
его количество продолжает увеличи-
ваться ежегодно примерно на 10 млн. т
(в пересчете на дигидрат). В этой свя-
183
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
зи уже давно возникла и продолжает
усугубляться Необходимость исполь-
зования этого отхода в народном хо-
зяйстве. Ниже рассмотрены внедрен-
ные методы и перспективные пути
использования фосфогипса.
По агрохимической значимости
для растений сере отводят четвертое
место среди питательных элементов.
В этой связи фосфогипс, содержащий
до 22,1 % серы и до 0,5 % неотмытой
фосфорной кислоты, может быть ис-
пользован как содержащее серу и
фосфор минеральное удобрение. Од-
нако использование такого низкокон-
центрированного удобрения эконо-
мически оправдано только на срав-
нительно небольших расстояниях от
заводов, не превышающих 500 км.
Утилизация фосфогипса возмож-
на в цементной промышленности (в
качестве минерализатора при обжиге
и добавки к цементному клинкеру),
для химической мелиорации солон-
цовых почв, для получения сульфата
аммония, цемента и серной кисло-
ты, элементной серы и цемента (или
извести), извести и серной кислоты,
гипсовых вяжущих материалов и из-
делий из них и по ряду других на-
правлений.
Для использования в цементном
производстве фосфогипс гранулиру-
ют и подсушивают в барабанных су-
шилках до содержания гигроскопи-
ческой влаги около 5 %. Применение
фосфогипса в этом производстве
уменьшает расход топлива, повыша-
ет производительность печей и каче-
ство цементного клинкера, удлиняет
срок службы футеровки печей. Вмес-
те с тем, широкомасштабное потреб-
ление фосфогипса в цементной про-
мышленности сдерживается значи-
тельным содержанием таких регла-
184
ментируемых для сырьевых материа-
лов примесей, как водорастворимый
Р2О5 и соединения фтора. С целью
кондиционирования фосфогипса в
этой связи разработаны различные
приемы его обработки (перед дегид-
ратацией и гранулированием) водой,
кислотами, щелочами, частично ре-
ализованные в производственной
практике как в нашей стране, так и
за рубежом. Утилизация фосфогипса
в качестве минерализатора при обжи-
ге сырьевых смесей на цементный
клинкер обеспечивает экономический
эффект по сравнению с использова-
нием природного гипсового камня.
В настоящее время разработаны
технологические способы подготовки
фосфогипса в виде товарного продук-
та для использования его в цемент-
ной промышленности в качестве ми-
нерализующей добавки и регулятора
схватывания цемента.
На рис. 3.6 приведена принципи-
альная схема обработки фосфогипса,
используемого в качестве минерали-
затора и регулятора сроков схваты-
вания цемента.
Технологический процесс заклю-
чается в следующем. Фосфогипс с ка-
русельного фильтра цеха ЭФК посту-
пает на репульпацию (Т : Ж) = 1 : 3 и
затем гидротранспортом подается в
приемники фосфогипса, в цех гра-
нуляции и сушки. Пульпу фильтру-
ют на барабанных вакуум-фильтрах
(поверхность 20 м2), фильтрат час-
тично возвращают на репульпацию,
а частично — на нейтрализацию. Для
подпитки системы гидротранспорта
используют конденсат из отделения
упарки цеха ЭФК. Полученный кек
фосфогипса смешивается с раствором
метасиликата натрия и далее посту-
пает на прокаливание в барабанную
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
вращающуюся печь, где происходит
его дегидратация до CaSO40,5H2O и
60 %-ная дегидратация до CaSO4 при
температуре топочных газов 900 °C.
С отходящими газами уносится око-
ло 55 % продукта, который извлека-
ют в циклонах и абсорберах. Уловлен-
ный продукт на стадии сухой очист-
ки поступает на смешение с влаж-
ным фосфогипсом, а суспензия, по-
лучаемая на стадии мокрой очистки,
подается на фильтрацию.
Рис. 3.6. Принципиальная схема обработки фосфогипса, используемого в качестве
минерализатора и регулятора сроков схватывания цемента
Дегидратированный фосфогипс
смешивают с влажным продуктом и
ретуром в соотношении 2,5 : 5,5 : 1 из
расчета, чтобы конечная влажность
шихты составляла 32—36 %. Затем
шихту гранулируют в барабанном гра-
нуляторе и рассеивают в вибрацион-
ных грохотах на две фракции: 3—50 мм
и менее 3 мм. Последняя в виде рету-
ра поступает на стадию смешения, а
фракция 3—50 мм —на склад, откуда
ее отгружают в железнодорожные ва-
гоны.
Фосфогипс пригоден для произ-
водства вяжущих веществ и изделий
из них вместо природного гипса. В
Японии, Франции, Бельгии, Брази-
лии фосфогипс используют для по-
лучения строительного гипса и вы-
сокопрочного гипсового вяжущего.
Гипсовые вяжущие представляют со-
бой р- или a-модификации полугид-
рата кальция. Процесс получения вя-
жущих обычно состоит из двух ста-
дий: очистки фосфогипса от соеди-
нений фтора и фосфора и последую-
щей дегидратации CaSO4-2H2O до
CaSO4-0,5H2O. Дегидратацию осуще-
ствляют путем обжига в печах при
температуре 150—170 °C либо в авто-
клавах при температуре 120—150 "С.
Второй путь является предпочтитель-
ным, так как при этом получают бо-
лее крупные кристаллы полугидрата.
185
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
При получении ЭФК полугидратным
или полугидратно-дигидратным и
дигидратно-полугидратным способа-
ми образующийся фосфогипс может
быть использован непосредственно
для производства вяжущих, так как
содержание в нем примесей значи-
тельно ниже. Эти процессы осуществ-
лены фирмой Nissan в Японии, не
имеющей запасов природного гипсо-
вого камня.
Промышленное производство вя-
жущих с использованием дигидрат-
ного фосфогипса освоено многими
фирмами в Западной Европе.
Ниже будут рассмотрены наибо-
лее распространенные технологичес-
кие процессы, которые нашли про-
мышленное применение.
Технологическая схема получения
а-полугидрата кальция из фосфогип-
са приведена на рис. 3.7. Процесс
включает очистку фосфогипса, пре-
вращение его в полугидрат и обра-
ботку полугидрата. Фосфогипс из
фильтров цеха ЭФК репульпируется
в воде до содержания твердой фазы
450 г/л и поступает в промежуточ-
ный бак 2, откуда направляется на
флотационную машину 6. Здесь про-
исходит отделение органических и
растворимых примесей. Если фосфо-
гипс относительно чистый, то фло-
тацию можно заменить фильтрацией.
Далее фосфогипс фильтруют, опять
смешивают с чистой водой, подогре-
вают и подают в автоклав 9. Здесь про-
исходит перекристаллизация фосфо-
гипса из CaSO4-2H2O в CaSO40,5H2O,
причем требуется тщательное со-
блюдение условий процесса (120 "С
и pH = 1—3). Во время перекристал-
лизации из кристаллов CaSO4-2H2O
выделяются примеси в виде сульфа-
тов натрия и кальция. Полученный
186
а-полугидрат из автоклава поступает
на центрифугу либо на фильтр для
отделения кристаллов от маточного
раствора, последний, содержащий
7 г/л Р2О5, направляется в цех ЭФК.
Получаемый а-полугидрат имеет
влажность 10—20%, и его конечная
обработка зависит от области исполь-
зования. При производстве из него
перегородочных акустических плит и
блоков нет необходимости в его
осушке, при использовании же в ка-
честве штукатурки, добавок к цемен-
ту и т.д. требуется его сушка путем
продувки горячего воздуха.
Основным преимуществом рас-
смотренного процесса является его
непрерывность и возможность при-
способления к выпуску продукции
различного назначения.
Фирма «Knauf» использует в про-
мышленном масштабе три варианта
производства вяжущих из фосфогип-
са в зависимости от области его даль-
нейшего использования. Принципи-
альная схема этих трех вариантов
представлена на рис. 3.8. По I вариан-
ту загрязненный фосфогипс промы-
вают и флотируют для удаления во-
дорастворимых и.твердых примесей,
затем дегидратируют в котлах перио-
дического или непрерывного дей-
ствия. Полученный чистый продукт не
оказывает разрушающего действия на
картон, покрывающий поверхность
панелей или плит.
По II варианту получаемый ма-
териал должен быть более грубым по
сравнению с гипсом, используемым
для производства панелей и плит. Для
этого размер кристаллов полугидра-
та может быть увеличен до 0,2 мм
(~ 20 % от общего количества крис-
таллов). Состав фосфогипса соответ-
ствует отношению ангидрита к полу-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
гидрату, равному 1/3 : 2/3. Стадия
очистки от примесей по II варианту
может быть той же, что и по I; сте-
пень очистки можно снизить за счет
уменьшения дозировки химических
реагентов на стадии флотации. В про-
цессе грануляции к дегидратирован-
ному фосфогипсу добавляют воду и
вещества, осаждающие нераствори-
мые соединения фосфора. Затем про-
дукт выдерживают в специальных ре-
акторах, где происходит образование
фосфатов, которое заканчивается в
процессе обжига и рассеивания.
Рис. 3./. Схема получения а-полугидрата из фосфогипса по методу фирмы «Giulini»:
1 — рспульпатор фосфогипса; 2, 8 — промежуточные емкости; 3 — сборник флотореагентов; 4 —
насос; 5, 10 — фильтры; 6 — флотационная установка; 7— сгуститель; 9— автоклав
а
Фосфогипс
производства плит
б
Фосфогипс
________1________
Промывка
t ...
Флотация
♦
Вакуум-
фильтрация
Сушка с частичной
дегидратацией
♦
Гранулирование
L,.. . .
Дозревание в
бункерах
♦
Обжиг
t
Размол
Строительный гипс
в
Рис. 3.8. Принципиальная схема процесса получения гипсовых вяжущих методом
фирмы «Knauf» (три варианта)
187
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
III вариант разработан для полу-
чения полугидратного фосфогипса
непосредственно в производстве ЭФК.
Так как полугидрат содержит намно-
го меньше примесей по сравнению с
дигидратом, то необходимость пер-
вых четырех стадий его очистка от-
падает. Остальные четыре стадии (см.
схему) аналогичны II варианту.
Процессы промышленной пере-
работки фосфогипса в вяжущие ма-
териалы разработаны многими
французскими фирмами (Rhone-
Poulenc, CdF Chimie, Air Industrie,
Centre d’Etudes et de Recherchcs des
Phosphates Mineraux — CERPHOS).
Один из вариантов процесса фир-
мы Rhone—Poulenc представлен на
рис. 3.9.
Процесс состоит из двух основ-
ных стадий: очистки фосфогипса и
сухого метода его дегидратации. Пер-
вая стадия начинается в шламонако-
пителях фосфогипса путем удаления
крупных примесей (в случае необхо-
димости фосфогипс нейтрализуют).
Если исходный фосфогипс достаточ-
но чистый, то после фильтрации его
подают непосредственно на дегидра-
тацию. В случае необходимости даль-
нейшую очистку его ведут либо в
гидроциклонах, либо путем флота-
ции. Для дегидратации фосфогипса
используют также два приема: по
первому — влажный фосфогипс из
фильтров поступает в печь, где не-
посредственно контактирует с горя-
чими обжиговыми газами, далее ча-
стично дегидратированный фосфо-
гипс дегидратируется в (3-полугидрат
в кальцинационной печи в псевдо-
ожиженном слое. Продукт охлажда-
ют воздухом, поступающим на сжи-
гание топлива.
По другому методу дегидратация
осуществляется в специальном одно-
ступенчатом кальцинаторе при не-
посредственном сжигании и контак-
тировании обжиговых газов с фос-
фогипсом, что позволяет достичь
более высокой степени использова-
ния тепла.
Вода
Рис. 3.9. Схема получения гипсовых вяжущих методом одноступенчатой дегидрата-
ции фирмы Rhone—Poulenc (Р-полугидрат):
1 — репульпатор; 2 — нейтрализатор; 3 — фильтр; 4 — промывной бак; 5, 6 — гидроциклоны;
7 — вакуум-фильтр; 8 — промежуточные емкости; 9 — прокалочная печь; 10 — промывной
скруббер; 11 — выхлопная труба; 12 — циклоны
188
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
В соответствии с процессом фир-
мы CdF Chimic/Air Industrie фосфо-
гипс очищают путем репульпации,
отсеивания крупных частиц (кварц,
непрореагировавшая руда) на ситах
с последующим отделением раство-
римых примесей и органических час-
тиц в гидроциклонах. Затем процесс
репульпации и очистки повторяется
в гидроциклонах. Дегидратация про-
водится в трех воздушных дегидрато-
рах. Фосфогипс распределяется в воз-
душном потоке, поступает в верх ко-
лонны, а затем улавливается в цик-
лонах. При этом получают р-полугид-
рат. Основным недостатком схемы
является ее громоздкость.
Из других разрабатываемых процес-
сов утилизации фосфогипса для про-
изводства вяжущих следует отметить
процесс CERPHOS, ICI (р-полугид-
рат), Fertilizer Coip. of India (р-полугид-
рат), Allied Chemical (нейтрализация
аммиаком), MASAN.
В нашей стране разработаны оте-
чественные схемы производства вяжу-
щих веществ из фосфогипса. Эти про-
цессы основаны на гидротермальной
обработке фосфогипса при ж : т = 1,
pH = 1,5 или 4,5 с последующим от-
делением кристаллов полугидрата на
вакуум-фильтрах, сушкой и размолом
готового продукта. Однако, как по-
казали результаты испытаний вяжу-
щего, необходима предварительная
отмывка фосфогипса от соединений
фтора — и Р2О5. Образцы, получен-
ные без отмывки, обладали значи-
тельно меньшей прочностью при из-
гибе и сжатии. Для получения крис-
таллов CaSO4 0,5H2O определенной
формы в пульпу вводят регуляторы
кристаллизации (сульфонол НП-3,
растворимые неорганические соеди-
нения).
Для фосфогипса, полученного из
фосфоритов Каратау, введение регу-
ляторов кристаллизации не обязатель-
но, так как тот же эффект достигает-
ся за счет примесей, содержащихся в
самом фосфогипсе. Принципиальная
схема установки получения а-полугид-
рата из фосфогипса Алмалыкского
химзавода приведена на рис. 3.10.
Для улучшения качества вяжуще-
го процесс гидротермальной обработ-
ки фосфогипса можно проводить в
щелочной среде. При этом водора-
створимые примеси Р2О5 и F перехо-
дят в труднорастворимые соединения.
Рис. 3.10. Схема установки по переработке гипсовых отходов:
1 — смеситель; 2 — накопительная емкость; 3 — расходная емкость; 4 — автоклав; 5 — сборник
фильтрата; 6 — теплообменник; 7 — ленточный вакуум-фильтр; 8 — топка; 9 — сушильный
барабан; 10 — бункер готового продукта; 11 — циклон
189
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Освоение отечественной промыш-
ленностью производства гипсовых
вяжущих является одним из возмож-
ных путей решения проблемы утили-
зации фосфогипса. Так, для обеспе-
чения в 80-х годах ежегодной потреб-
ности в гипсовых вяжущих за счет
фосфогипса вместо природного гип-
сового камня необходимо перерабо-
тать 13—14 млн. т/год фосфогипса.
Другим наиболее рациональным
способом утилизации фосфогипса
является регенерация из него серы в
виде серной кислоты с попутным
получением портланд-цемента.
Для получения сернистого газа,
пригодного для переработки в серную
кислоту, высушенный фосфогипс
смешивают с глиной, песком и кок-
сом и обжигают при 1200—1400 °C. При
этом протекают следующие реакции:
CaSO4 + 2С -> CaS + 2СО2,
CaS + 3CaSO4 —» 4СаО + 4SO2.
Схематично процесс может быть
описан суммарной реакцией:
2CaSO. + С -» 2СаО + 2SO, + СО,.
4 2 2
Наличие в шихте песка и глины
интенсифицирует термическое пре-
вращение сульфата кальция.
Реакция образования цементно-
го клинкера происходит при темпе-
ратуре 1400—1450 °C в печи. Для пол-
ного восстановления сульфата каль-
ция применяют небольшой избыток
углерода, компенсирующий его рас-
ход на побочные реакции. Обычно
избыток углерода не превышает 20—
30 % от стехиометрического количе-
ства, а содержание кислорода в об-
жиговом газе не должно превышать
0,5—0,6 % (объемн.).
Получение серной кислоты и це-
мента из фосфогипса осложняется
190
присутствием в нем таких примесей,
как Р2О5 и F. Например, при наличии
в фосфогипсе 1 масс. % Р2О5 содержа-
ние основного компонента цемента
(дикальцийсиликата) снижается на
10 %. Присутствующий в фосфогипсе
фтор при обжиге переходит в газо-
вую фазу и является каталитическим
ядом при окислении SO2 в SO3 на
катализаторе. Содержание Р2О5 и F в
фосфогипсе не должно превышать 0,5
и 0,15 % соответственно, поэтому ис-
пользование для этих целей природ-
ного гипса является предпочтитель-
ным. В настоящее время в мире рабо-
тает несколько заводов по производ-
ству серной кислоты и цемента, ис-
пользующих в качестве сырья либо
природный гипс, либо фосфогипс
(Австрия, ФРГ, Польша, ЮАР).
Схема установки процесса полу-
чения серной кислоты и цемента
фирмы «OSW—Krupp» представлена
на рис. 3.11.
Безводный фосфогипс смешива-
ют с высушенными и размолотыми
песком, глиной и золой и в виде
шихты направляют во вращающуюся
печь. Печь обогревается газами, по-
лученными от сжигания газообразно-
го или жидкого топлива, в котором
содержание серы лимитировано. Здесь
при температуре около 1400 °C про-
исходит образование клинкера.
Отходящий газ поступает в тепло-
обменник, усовершенствованный фир-
мой «Кгирр» (рис. 3.12), позволяющий
экономить 15—20% тепла по сравне-
нию с обычными теплообменниками,
используемыми в цементной промыш-
ленности. Горячие отходящие газы,
содержащие 8—10 % SiO2, соприкаса-
ются с поступающей на восстановле-
ние шихтой. При этом они охлаждают-
ся и поступают на очистку от пыли,
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
тумана H2SO4; далее смешиваются с
воздухом перед сушильной башней и
подаются в отделение серной кисло-
ты, работающее по методу двойного
контактирования. Содержание SO2 в
газе 6—7 объем». %. Степень превраще-
ния SO2 в SO3 99,5 %, концентрация
получаемой H2SO4 94—98 %, содер-
жание пыли в газе 0,005 масс. %. Ниже
приведен состав сырья и клинкера
Рис. 3.11. Схема получения серной кислоты и цемента из фосфогипса по методу
фирмы «OSW—Krupp»:
1 — сушилка; 2, 4 — бункеры компонентов шихты; 3, 8 — мельницы; 5 — смеситель; 6 —
циклоны; 7 — обжиговая печь с теплообменником; 9 — промывная башня; 10— электрофильтр;
11 — сушильная башня; 12 — контактный аппарат; 13 — абсорбер
Рис. 3.12. Противоточный теплообменник
фирмы «Кгирр»:
I—IV— камеры; 1 — циклоны с запасом сырья
191
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
(в масс. %), а в табл. 3.2 — расходные
нормы по сырью и энергии.
Компоненты Сырье Клинкер
СаО 30,45 63,19
SiO2 9,33 19,35
А12О3 2,80 5,81
Fe2°3 0,93 1,94
MgO 0,32 0,66
SO3 42,86 2,00
F 0,15 0,30
P2O5 0,50 1,0
C 4,50 0
H2O 5,26 0
Основным недостатком процесса
является его высокая энергоемкость,
а также более низкое содержание SO2
в обжиговом газе по сравнению с га-
зом, получаемым при сжигании серы
или колчедана. Капитальные затраты
на строительство такого завода в
5 раз, а потребление энергии в 2 раза
выше, чем на строительство такого
же завода, работающего на сере. Оче-
видно, будущее процесса будет зави-
сеть от цен на серу и от ужесточения
стандартов и нормативов, касающих-
ся условий складирования и хране-
ния фосфогипса.
Производство серной кислоты г,
извести. Большой интерес вызывает
возможность переработки фосфогип-
са в элементарную серу и известь. Для
этого сульфат кальция восстанавли-
вают коксом или продуктами конвер-
сии природного газа:
CaSO4 + 2С = CaS + 2СО2,
CaSO4 + 4СО = CaS + 4СО2,
CaSO4 + 4Н2 = CaS + 4Н2О.
Далее сульфид кальция обраба-
тывают водой, а полученную суспен-
зию — диоксидом углерода:
CaS + Н2О + СО2 = H2S + СаСО3.
Таблица 3.2
Расходные коэффициенты на получение 1 т серной кислоты
и 1 т портланд-цемента по способу Chemie Linz AG (в кг/т)
Компонент Ангидрит Дигидрат Фосфогипс
Ангидрит или дигидрат 1550 1950 2430
Коксовая мелочь 95 95 95
Глина, зола или сланцы 140 140 140
Песок 80 80 80
Оксид железа 8 8 8
Тепло, ГДж 6,4 7,8 10,0
Электроэнергия, кВт-ч 250 250 250
Вода 45 45 45
Полученный сероводород можно
полностью окислить
H2S4 + 1,50, = SO, + Н,0
и образующийся печной газ перера-
ботать в серную кислоту методом
мокрого катализа.
Технология переработки фосфо-
гипса в известь и серную кислоту раз-
работана в НИУИФ.
Процесс термохимического раз-
ложения фосфогипса осуществляет-
ся во вращающихся печах либо в пе-
чах КС. В печах КС при температуре
1165—1170 °C, коэффициенте избыт-
ка воздуха 0,73 и скорости псевдоожи-
жения 3,8 м/с достигается степень
разложения гранулированного фос-
фогипса 95—96,8 %. При этом кон-
192
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
центрация S02 в газе составляет 4,6—
5 объемн. %, содержание активного
оксида кальция в фосфоизвести 66—
68 %, сульфида кальция — 0,29—
0,58 %. При работе с порошкообраз-
ным фосфогипсом показатели про-
цесса улучшаются. Так, содержание
СаО активного в фосфоизвести уве-
личивается до 76 масс. %, а концент-
рация SO2 в газе — до 7 объемн. %.
Распределение фтора в процессе про-
исходит следующим образом (в %):
в фосфоизвести — 40—50; в пыли —
48—55, в газе — 2—5.
Получение сульфата аммония.
Процесс заключается во взаимодей-
ствии предварительно приготовлен-
ного раствора карбоната аммония с
суспензией фосфогипса:
CaSO4 + (NH4)2CO3 =
= (NH4)2SO4 + СаСО3.
Процесс можно осуществлять при
атмосферном и повышенном давле-
нии. Равновесие реакции сдвинуто
вправо, так как в системе образуется
СаСО3 — менее растворимая соль,
чем CaSO4. Выпавший в осадок СаСО3
отделяют от 35—40 %-ного раствора
сульфата аммония. Избыток аммиака
в этом растворе нейтрализуют серной
кислотой. Полученный раствор упа-
ривают, и выпавшие кристаллы
(NH4)2SO4 после отделения на цент-
рифуге подвергают сушке. Для полу-
чения I т (NH4)2SO4 расходуется
1340 кг гипса, 340 кг СО2, 60 кг H2SO4
и 260 кг аммиака. На 1 т (NH4)2SO4
образуется до 0,76 т СаСО3, который
можно использовать для известкова-
ния почв или в производстве строи-
тельных материалов.
Процесс конверсии фосфогипса в
сульфат аммония разработан в Авст-
рии (фирма Chemie Linz, AG), в
Индии (фирма Fertilizers and Chemicals
Travancore, Ltd.), Нидерландах
(Continental Engineering) и в нашей
стране (Воскресенское ПО «Мин-
удобрения»). Все известные методы,
освоенные в полупромышленном или
промышленном масштабе, основаны
либо на взаимодействии предвари-
тельно приготовленного (NH4)2CO3 с
фосфогипсом, либо на непосред-
ственном контактировании газооб-
разных NH3 и СО2. Эффективность
процесса по второму варианту не-
сколько выше.
Однако, учитывая большой
объем сульфата аммония, попутно
получаемого в других производств
(капролактам, очистка коксового
газа и т.д.), и его невысокие агро-
химические качества, процесс кон-
версии фосфогипса в сульфат аммо-
ния не нашел широкого промыш-
ленного применения. В связи с этим
заслуживает внимания комплексная
переработка фосфогипса в сульфат
аммония, оксид кальция и конценг
трат редкоземельных элементов
(РЗЭ). Метод основывается на том,
что технический СаО, получаемый
из осадка СаСО3, растворяется в
некоторых аммонийных солях, а РЗЭ
остаются в осадке. На рис. 3.13 при-
ведена принципиальная схема ком-
плексной переработки фосфогипса,
а в табл. 3.3 — распределение основ-
ных примесей по продуктам.
Прокаливание СаСО3 проводят
при температуре 1000 °C, получаемый
оксид кальция обрабатывают раство-
ром NH4C1 с получением раствора
СаС12 и осадка редкоземельных эле-
ментов. Аммонизированный раствор
СаС12 насыщается СО2для выделения
СаСО3 и регенерации NH4C1. Разра-
ботанная технологическая схема по-
193
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
зволяет получить очищенный оксид
кальция и концентрат РЗЭ, содержа-
щий 5,6 масс. % La2O3, с общим вы-
ходом 99,5 %.
Использование фосфогипса в сель-
ском хозяйстве в нашей стране име-
ются значительные площади солон-
цовых почв. При внесении в такие
почвы гипса происходит образова-
ние сульфата натрия, который лег-
ко вымывается из почвы. Для гип-
сования солонцов на 1 га почвы
необходимо вносить 6—7 т фосфо-
гипса.
Таблица 3.3
Распределение компонентов фосфогипса при его переработке
в сульфат аммония, СаО и концентрат РЗЭ
Продукт Содержание основных и примесных элементов, масс. %
СаО SOf* СО3'2 NH3 PO4“J La2O3
Карбонат кальция технический очищенный 33,6 40,2 4,0 57,5 60,0 0,68 0,75
Сульфат аммония — 73,3 — 25,8 0,08 —
Оксид кальция технический очищенный 59,6 71,1 8,0 — — 0,80 l.o
Концентрат РЗЭ 37,5 36,0 — — 1,60 5,60
Продукт Содержание основных и примесных элементов, масс. %
Si Fe Ti Al Mg Mn
Карбонат кальция технический очищенный 0,20 0,01 0,15 0,004 0,24 0,013 0,05 0,002 0,06 0,003 0,02 0,03
Сульфат аммония 0,01 0,0003 0,0025 0,0003 0,0009 0,0002
Оксид кальция технический очищенный 0,26 0,01 0,19 0,007 0,30 0,02 0,07 0,003 0,08 0,005 0,03 0,05
Концентрат РЗЭ 1,76 0,91 0,89 0,37 0,01 0,05
(NH4)2SO4
раствор
iФосфогипс
_______,(NH
------X--------(NH4)2CO
Карбонизация <--------
СО2 на
карбонизацию
СъСО,(тв.)
_____
Прокаливание
Концентрат
рзэ*
СаО с примесями
,, NH.CI
-------------раствор
Растворение —
CaCI2
Рис. 3.13. Принципиальная схема комп-
лексной переработки фосфогипса на
сульфат аммония, окись кальция и кон-
центрат редкоземельных металлов
СО2 на
карбонизацию
Карбонизация
CaCOj
’ осадок
Прокаливание
СаО
очищенная
194
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Работами Белорусского НИИ зем-
леделия показано, что большинство
сельскохозяйственных культур нужда-
ется в серосодержащих удобрениях. На
дерново-подзолистых почвах эффек-
тивным серосодержащим удобрени-
ем является фосфогипс. При внесе-
нии его в почву повышается продук-
тивность растений, качество урожая,
лучше усваиваются основные пита-
тельные элементы удобрений.
Фосфогипс рекомендуют приме-
нять в качестве местных удобрений
(при радиусе перевозок не свыше
500 км) в количестве до 3 ц/га. По-
требность нашей страны в серосо-
держащих удобрениях составила
свыше 2 млн. т.
Для этих же целей фосфогипс
находит применение и в других стра-
нах. Так, в США 40 % от всего ис-
пользуемого количества фосфогип-
са в сельском хозяйстве потребля-
ется 540 тыс. т в год, а в Индии —
1400 тыс. т в год.
Использование фосфогипса в ка-
честве удобрения или мелиоранта
возможно непосредственно либо в
смеси с другими компонентами (на-
пример, известью). Преимущество
использования фосфогипса в сель-
ском хозяйстве заключается в том,
что не требуется его очистка от Р2О5;
в данном случае наоборот примесь
Р2О5 играет положительную роль. Для
подавления действия фтора, входя-
щего в состав фосфогипса, применя-
ют добавки, образующие соедине-
ния, нерастворимые в почве.
Известны также методы получения
из фосфогипса медленно действующих
азотных удобрений, например, соеди-
нений типа CaSO4CO(NH2)2. Преиму-
ществами этого типа удобрений явля-
ются уменьшение растворимости кар-
бамида, а следовательно, и снижение
его потерь вследствие вымывания.
Среди других методов переработ-
ки фосфогипса, находящихся на ста-
дии лабораторных или полупромыш-
ленных испытаний, следует отмстить
извлечение из него элементарной
серы путем восстановления при тем-
пературе 1100—1200 °C.
Отходы производства термичес-
кой фосфорной кислоты. Термическое
восстановление трикальцийфосфата
проводят при помощи углерода (кок-
са) в электропечах (рис. 3.14) с вве-
дением в шихту кремнезема в каче-
стве флюса:
Са3(РО4)2 + 5С + 2SiO2 -*
—» Р2 + 5СО + Ca3Si2O7.
Процесс сопровождается побоч-
ными реакциями, важнейшими из
которых являются следующие:
Са3(РО4)2 + 8С -> Са3Р2 + 8СО,
Са3Р2 + 6С —» ЗСаС2 + Р2,
2CaF2 + SiO2 -> 2СаО + SiF4,
Fe2O3 + ЗС -> 2Fe + ЗСО,
4Fe + Р2 —» 2Fe2P.
Термическую фосфорную кисло-
ту можно получать двумя способами:
одно- и двухступенчатым. При одно-
ступенчатом (непрерывном) способе
печные газы сжигают, затем охлаж-
дают, гидратируют и пропускают че-
рез электрофильтры для улавливания
тумана образовавшейся фосфорной
кислоты. Более совершенным являет-
ся применяемый в настоящее время
двухступенчатый способ, по которо-
му фосфор сначала конденсируют из
газов, а затем сжигают с последую-
щей гидратацией образовавшегося
Р2О5 до фосфорной кислоты.
195
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Рис. 3.14. Схема производства фосфора
1 — бункеры сырья; 2 — смеситель; 3 — кольцевой питатель; 4 — бункер шихты, 5 — электро-
печь; 6 — ковш для шлака; 7 — ковш для феррофосфора; 8 — электрофильтр; 9 — конденсатор,
10 — сборник жидкого фосфора; II — отстойник
фосфорной кислоты
Фосфор на склад
На 1 т получаемого фосфора в
электропечи образуется до 4000 м3
газа с высоким содержанием оксида
углерода, 0,1—0,5 т феррофосфора,
0,05—0,35 т пыли и 7,5—11 т сили-
катного шлака, а также около 50 кг
ферросодержащих шламов.
Утилизация шлама, феррофосфо-
ра, пыли и газов. Образующийся в
конденсаторах жидкий фосфор соби-
рается под слоем воды в сборниках,
откуда сифонируется в отстойники.
Здесь фосфор расслаивается с обра-
зованием шлама (фосфор, пыль, ди-
оксид кремния, сажа), из которого
получают фосфорную кислоту.
Образующиеся при восстановле-
нии Са3(РО4)2 и Fe2O3 фосфиды же-
леза (Fe2P, Fe3P) периодически сли-
вают из печи. При застывании из рас-
плава образуется чугуноподобная мас-
са — феррофосфор, выход которого
зависит от содержания в исходной
руде оксидов железа. Его используют
в основном в металлургии как при-
садку в литейном производстве или
как раскислитель, а также в качестве
защитного материала от радиоактив-
ного излучения.
Пыль, собирающаяся в электро-
фильтрах при очистке печных газов,
может быть использована как мине-
ральное удобрение, так как она со-
держит до 22 % усвояемого Р2О5, и
К2О (иногда до 15 %).
Газ, покидающий конденсаторы,
содержит до 85 % (об.) оксида угле-
рода, 0,05 % фосфора, 0,2—0,4 %
РН3, 0,5—1 % H2S и другие примеси.
Его обычно используют как топли-
196
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
во, но целесообразнее после очист-
ки от примесей (РН3, H2S, Р и др.)
использовать СО в химических син-
тезах.
Утилизация шлаков. Электротер-
мическая возгонка фосфора сопро-
вождается образованием больших ко-
личеств огненно-жидких шлаковых
расплавов, содержащих в среднем
38-43 % SiO2, 2-5 % А12О3, 44-48 %
СаО, 0,5-3 % Р2О5, 0,5-1 % MgO,
0,5—1 % Fe2O3 и другие компоненты.
Только на Чимкентском производ-
ственном объединении «Фосфор» их
образуется около 2 млн. т/год. Реше-
ние проблемы рациональной утили-
зации фосфорных шлаков является
задачей большой государственной
важности. Однако оно осложняется
особенностями химического состава
таких шлаков. Присутствие в них фто-
ра (примерно до 3,6 % в виде CaF2),
фосфора (примерно до 3,6 % в виде
Р2О5), серы не дает возможности не-
посредственно применить для утили-
зации этих шлаков ряд методов, ис-
пользуемых, в частности, при пере-
работке доменных шлаков. В этой свя-
зи в нашей стране были проведены
исследования, направленные в основ-
ном на переработку фосфорных шла-
ков в строительные материалы и из-
делия из них: разработаны процессы
получения гранулированных шлаков,
шлакового щебня, шлаковой пемзы,
минеральной ваты, литых и других
строительных изделий и материалов.
Использование электротермо-фос-
форных шлаков в СССР с этими це-
лями превышало 2 млн. т/год.
Учитывая необходимость утилиза-
ции фтора, который в печном про-
цессе в основном переходит в шлак,
и применения гранулированного
шлака, в ряде случаев целесообразно
проводить гидротермическую обра-
ботку расплавленных шлаков непос-
редственно после их получения. Хи-
мические реакции, протекающие при
взаимодействии расплавленных шла-
ков с водой или водяным паром, схе-
матично могут быть представлены
следующими уравнениями:
CaF2 + Н2О + SiO2 -> 2HF + CaO SiO2,
Са3Р2 + ЗН2О + 3SiO2 -»
-> 2РН3 + 2CaO SiO2,
CaS + Н2О + SiO2 -> H2S + CaO SiO2.
Кроме того, в таких процессах
содержащийся в шлаке фосфор об-
разует с кислородом воздуха Р2О5,
дополнительные количества которо-
го получаются, возможно, еще и при
окислении РН3.
Перечисленные процессы проте-
кают, например, при переработке
расплавленного фосфорного шлака в
шлаковую пемзу с применением
струйных вододутьевых аппаратов. Для
проведения данного процесса не тре-
буется разработки новой аппаратуры,
так как для этой цели можно исполь-
зовать оборудование, проверенное и
применяемое при переработке домен-
ных шлаков.
Вспучивание расплавленных фос-
форных шлаков для производства
шлаковой пемзы вододутьевым спо-
собом может быть организовано на
установках, выполненных в различ-
ных вариантах. Схема одной из таких
установок показана на рис. 3.15, а.
Расплавленный шлак дробят стру-
ей воды под давлением в вододуть-
евом аппарате и дополнительно раз-
рушают при ударе об экран, после
чего он попадает на настил плас-
тинчатого конвейера, где вспучива-
ется в результате выделения газов и
197
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
охлаждается. Застывшие горячие
куски шлака конвейером подают в
дробилку, где их измельчают при-
мерно до размера 100 мм. После это-
го шлак охлаждают в чашевом ох-
ладителе и транспортером переда-
ют на последующую переработку.
Выделяющиеся при вспучивании
шлака газы отводят из газосборной
камеры и галереи через газоотвод-
ные трубы.
Наиболее легкую шлаковую пем-
зу получают при переработке рас-
плавленных шлаков бассейновыь
способом. Однако сложность герме-
тизации опрокидных бассейнов су
шествующих типов и отвода выде-
ляющихся в них газов и паров за
ставляет отказаться от их примене-
ния для переработки фосфорных шла-
ков. Для этой цели требуются бассей-
ны иных типов. Так, на рис. 3.15, t
представлена схема получения шла-
ковой пемзы с применением стацио-
нарного бассейна с толкающим раз-
гружателем.
Рис. 3.15. Схемы производства шлаковой пемзы:
а — вододутьсвым способом (/ — шлаковый желоб электропечи; 2 — струйный вододутьевой
аппарат; 3 — экран; 4 — газоотводные трубы; 5 — газосборная камера; 6 — пластинчатый кон-
вейер; 7 — валковая дробилка; 8 — наклонная галерея; 9 — разгрузочная камера; 10 — воздухо-
вод; 11 — чашевый охладитель, 12— транспортер, 13 — приемный бункер дробильно-сортиро-
вочного узла), б — бассейновым способом (/ — шлаковый ковш, 2 — шлаковый желоб, 3 —
гидрозатвор; 4 — толкатель; 5 — стационарный бассейн; 6 — откидная стенка; 7 — газосборная
камера; 8 — отводная труба; 9 — приямок для шлаковой пемзы; 10 — грейферный захват; II —
приемный бункер дробильно-сортировочного узла)
198
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Производство шлаковой пемзы
бассейновым способом является вы-
сокоэффективным процессом перера-
ботки фосфорных шлаков. Экономи-
ческая эффективность использования
1 т шлаков в виде шлаковой пемзы
по сравнению с керамзитом состав-
ляла в ценах 1990 г. 10 руб на 1 т про-
дукта. Вододутьевой способ еще эф-
фективнее.
Гранулированные фосфорные
шлаки можно использовать как ак-
тивную минеральную добавку к це-
ментной шихте (до 15 %). Их при-
менение в цементной промышлен-
ности позволяет снизить расход топ-
лива на 6—7 %. Шлакопортландце-
мент на основе фосфорных шлаков
интенсивнее приобретает в издели-
ях прочность, которая превышает
прочность обычных цементов. Эко-
номически целесообразным являют-
ся и производства из фосфорных
шлаков шлакового щебня, мине-
ральной ваты, шлакоситалловых и
других изделий.
Использование фосфорных шла-
ков, таким образом, позволяет по-
высить рентабельность основного
производства и получить дополни-
тельную продукцию без затраты до-
рогого и дефицитного сырья.
Возможные пути утилизации фос-
форных шлаков не ограничиваются
перечисленными направлениями. В
США, например, фосфорные шлаки
используют для известкования почв.
В связи с важностью извлечения ред-
коземельных элементов при перера-
ботке фосфатного сырья в последние
годы значительное внимание уделя-
ется вопросам химической переработ-
ки фосфорных шлаков с получением
ряда ценных продуктов и концентра-
тов редкоземельных элементов.
При выщелачивании шлаков
электротермического производства
фосфора из апатитового сырья азот-
ной кислотой, например, может
быть получен дисперсный диоксид
кремния и раствор нитрата кальция,
перерабатываемый в известково-ам-
миачную селитру, используемую в
качестве удобрения, с одновремен-
ным получением соединений редко-
земельных элементов их экстракци-
ей трибутилфосфатом и реэкстрак-
цией водой с последующим осаж-
дением аммиаком в виде гидрокси-
дов. Обработка таких шлаков соля-
ной кислотой обеспечивает возмож-
ность получения концентрата ред-
коземельных элементов наряду с
производством высокочистого диок-
сида кремния и товарного хлорида
кальция. Проведенные экономичес-
кие расчеты указывают на возмож-
ность существенного увеличения
эффективности использования в
этих случаях исходного фосфатного
сырья.
Комплексное использование фос-
фатного сырья. Выше отмечалось об-
разование больших масс отходов в
процессах обогащения фосфатных руд.
Например, на 1 т апатитового кон-
центрата в настоящее время получа-
ют 0,6—0,7 т нефелинового концент-
рата. Одним из важнейших путей ути-
лизации таких отходов является их
комплексная переработка в соответ-
ствии с разработанной в СССР тех-
нологией, обеспечивающей получе-
ние ряда ценных и дефицитных про-
дуктов. соды, поташа, цемента, гли-
нозема.
В соответствии с этой технологи-
ей нефелиновый концентрат в по-
рошкообразном виде спекают с из-
вестняком или мелом:
199
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
(Na,K)2OAl2O3-nSiO2 + 2СаСО3 -»
-> Na2O-K2OAl2O3 +
+ «(2CaOSiO2) + 2COr
При последующем выщелачива-
нии спека водой образовавшиеся
алюминаты натрия и калия перехо-
дят в раствор. Затем водную пульпу
подвергают фильтрованию от нера-
створимых силикатов кальция, кото-
рые направляют в цементное произ-
водство, а фильтрат, содержащий
Na2SiO3, — на автоклавное обескрем-
нивание при давлении 0,6—0,7 МПа:
5Na2SiO3 + 3Na2OAJ2O3 + aq ->
-> (3—4)Na2O ЗА12О3 + 5SiO2-«H2O +
+ (8—10)NaOH + aq.
Образующийся осадок после даль-
нейшего отстаивания пульпы в сгус-
тителе в виде шлама возвращают на
спекание, а осветленный раствор
подвергают карбонизации газами пе-
чей спекания:
Na 2 О-К2О-А12О3 + 2СО2+ЗН2О ->
осадок
-> 2А1 (ОН)31 +Na2CO3 + К2СО3.
осадок
Для получения глинозема осадок
А1(ОН)3 отфильтровывают и подвер-
гают кальцинации. В фильтрате (кар-
бонатных щелоках) кроме Na2CO3 и
К2СО3 содержится определенное ко-
личество K2SO4 и бикарбонатов нат-
рия и калия, что обусловлено при-
сутствием SO2 в газах печей спекания
и режимом процесса карбонизации.
Для предотвращения коррозии аппа-
ратуры кислые соли при помощи гид-
роксида натрия (каустической соды)
переводят в углекислые:
NaHCO3+ NaOH -> Na2CO3 + Н2О;
200
КНСО3 + КОН -> К2СО3 + Н2О.
Для получения нужного количе-
ства щелочей часть карбонатных ще-
локов подвергают каустификации:
(Na, К)2СО3 + Са(ОН)3 ->
-> 2(Na, К)ОН + СаСО3.
Отфильтрованный и промытый
шлам, полученный при каустифика-
ции, направляют на спекание. Содер-
жащиеся в карбонатных щелоках соли
выделяют затем методом политерми-
ческого разделения, основанным на
их различной растворимости при раз-
ных температурах (рис. 3.16).
Карбонатный щелок, нейтрализо-
ванный щелочью (для перевода кис-
лых солей в нейтральные), после кар-
бонизации для освобождения от ос-
татков А12О3 и выделения осажденно-
го А1(ОН)3 подают на I стадию упа-
ривания, где из него выделяется 25—
30 % соды. После отделения кристал-
лов соды маточник № I смешивают
с маточником № 2, получаемым на
II стадии упаривания, и этот раствор
охлаждают до 35 °C. В процессе охлаж-
дения в осадок выпадает K2SO4, ко-
торый затем отделяют от раствора,
поступающего на II стадию упарива-
ния, в результате которой выделяют
остальные 70—75 % имевшейся в кар-
бонатном щелоке соды. Отделенные
на обеих стадиях упаривания осадки
соды смешивают и обезвоживают.
Часть маточника № 2, не пошед-
шую на смешение с маточником № 1,
подают на III стадию упаривания, в
результате которой кристаллизуется
смесь двойной соли K2CO3Na2CO3,
Na СО3 и K2SO4. Осадок отделяют от
суспензии и передают на растворе-
ние в нейтрализованном карбонатном
щелоке, а жидкую фазу охлаждают
для выделения К2СО3-1,5Н2О, кото-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
рый затем отфильтровывают и высу-
шивают. Маточник № 3 возвращают
на III стадию упаривания и частично
выводят из системы в виде поташно-
го раствора (« 50 % KjCOj).
Эксплуатационные затраты на по-
лучение перечисленных продуктов по
описанной технологии на 10—15 %
меньше затрат при раздельном их про-
изводстве. Кроме того, при определен-
ных условиях может быть исключен
сброс производственных сточных вод.
Разработан и безупарочный спо-
соб переработки карбонатных щело-
ков, при котором путем их карбони-
зации и высаливания аммиаком мож-
но выделить в осадок в виде NaHCO3
до 97 % Na2CO3 и до 85 % K^Q,. Кро-
ме того, по этому способу получает-
ся аммиачная вода, являющаяся жид-
ким удобрением.
Значительный интерес представ-
ляет разработка процессов совмест-
ной переработки нефелина и фосфо-
гипса. В этом случае наряду с получе-
нием глинозема, цемента, соды и
поташа может быть выделен SO2 с
дальнейшим использованием его для
получения серной кислоты или серы.
Суть процесса может быть выражена
уравнением:
(Na, K2)OAl2O3-2SiO2 + 2CaSO4 -у
-» (Na, К)2О Л12О3 + 2CaSiO3 •+
+ 2SO2 + О .
Рис. 3.16. Схема переработки карбонатного щелока из нефелина
201
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Наряду с этим могут быть полу-
чены цемент и сульфаты калия и нат-
рия. Таким образом, замена извест-
няка на фосфогипс в процессе ком-
плексной переработки нефелина мо-
жет позволить не только комплексно
использовать апатитовое сырье, но и
способствовать утилизации твердых
отходов производства экстракцион-
ной фосфорной кислоты.
Утилизация шламов станции ней-
трализации сточных вод. Многотон-
нажным отходом очистки сточных вод
является шлам, получаемый на стадии
нейтрализации. Обычно эти шламы со-
держат (в масс. %): 10—15 Р2О5,8—10 F
в пересчете на сухое вещество и около
60 Н2О. Утилизация таких шламов це-
лесообразна как с точки зрения ис-
пользования содержащихся в них цен-
ных компонентов (F и Р2О5), так и с
целью предотвращения загрязнения
окружающей среды токсичными соеди-
нениями фтора и фосфора. На боль-
шинстве отечественных заводов по
производству минеральных удобрений
шламы станции нейтрализации скла-
дируют вместе с фосфогипсом.
Для утилизации шламов станции
нейтрализации разработан способ
получения сложно-смешанных удоб-
рений NPKS с соотношением пита-
тельных элементов 1 : 1 : 1 : 1.
Включение серы в удобрения в
качестве питательного элемента явля-
ется немаловажным, так как в связи
с сокращением выпуска простого су-
перфосфата поступление серы в поч-
ву существенно сократилось. Извест-
но, что внесение в почву, испытыва-
ющую недостаток соединений серы,
удобрений типа NPK способствует
повышению урожайности только в
течение некоторого времени, после
чего их эффективность снижается. Вне-
202
сение серы в почву увеличивает под-
вижность фосфора и усвояемость азо-
та (оптимальное соотношение S : N в
почве должно быть 1 : 15).
Процесс получения удобрения
марки NPKS 1:1:1:1, содержащего
40—44 масс. % питательных веществ,
состоит из следующих стадий:
разложения шлама станции нейт-
рализации сточных вод цеха ЭФК
избытком серной кислоты;
разложения апатитового концент-
рата полученной пульпой с целью ис-
пользования избытка серной кислоты;
нейтрализации полученной пуль-
пы газообразным аммиаком;
смешения хлорида калия и карба-
мида с аммонизированной пульпой;
грануляции, сушки и кондицио-
нирования готового продукта.
Принципиальная схема процесса
приведена на рис. 3.17. Шлам, полу-
чаемый на станции нейтрализации,
после вакуум-фильтров подают лен-
точным конвейером в бак 7, где он
перемешивается до получения одно-
родной подвижной массы, которая
затем перекачивается центробежным
насосом в смеситель 2. Сюда же пода-
ется концентрированная серная кис-
лота из сборника 3. Пульпу, содер-
жащую избыточную серную кислоту
и продукты разложения шлама, пе-
рекачивают в экстрактор 8, куда до-
зируют апатитовый концентрат. В эк-
стракторе происходит разложение
апатита смесью фосфорной и серной
кислот. Для стабилизации процесса
разложения апатита в экстракторе
осуществляется циркуляция пульпы,
остальное ее количество поступает в
аммонизатор 9, где происходит ней-
трализация свободных Н3РО4 и H2SO4
аммиаком с получением соответству-
ющих солей аммония. Приготовлен-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ная таким путем нейтрализованная
пульпа является одним из компонен-
тов сложно-смешанных удобрений. Ее
дозируют вместе с хлоридом калия и
карбамидом и направляют в смеси-
тель-гранулятор 10. После гранулиро-
вания готовый продукт сушат и кон-
диционируют. Фтористые газы, выде-
ляющиеся в результате разложения
шлама и апатита, поступают в абсорб-
ционную башню 4, где они абсорби-
руются разбавленным раствором крем-
нефтористоводородной кислоты с
получением 12 %-ной H2SiF6, которая
поступает в цех фтористых солей.
Внедрение технологии в промыш-
ленность позволяет производить вы-
пуск сложно-смешанных удобрений
типа NPKS в соотношении 1 : 1 : 1 : 1
с общим содержанием питательных
элементов 40—44 %; утилизировать
шлам станции нейтрализации, ис-
пользуя Р2О в качестве питательного
элемента, а соединения фтора — для
производства фторидов; уменьшить
загрязнение окружающей среды ток-
сичным отходом, который является
фторфосфатный шлам.
3.2.2. Утилизация отходов
производств калийных удобрений
Более 90 % калийных солей, до-
бываемых из недр и вырабатываемых
заводскими методами, используют в
качестве минеральных удобрений. Ос-
новным калийным удобрением явля-
ется хлорид калия.
Важнейшим калийным минералом
является сильвинит — смесь сильвина
КС1 и галита NaCl, содержащая в ка-
честве примесей нерастворимые веще-
ства. Нерастворимые или труднораство-
римые в воде минералы в настоящее
время не используют для производства
калийных удобрений, однако перера-
ботка их в глинозем (например, нефе-
лина) сопровождается получением ка-
лийных солей как побочных продуктов.
Рис. 3.17. Схема получения сложно-смешанных удобрений с использованием шлама
станции нейтрализации сточных вод:
/ — приемник шлама; 2 — смеситель; 3 — сборник серной кислоты, 4 — абсорбционная башня,
5, б — сборники кремнефтористоводородной кислоты; 7 — бункер апатита; 8 — экстрактор; 9 —
зммонизатор; 10 — смеситель-гранулятор
203
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
При переработке и обогащении
сырья в калийной промышленности
ежегодно образуются миллионы тонн
твердых галитовых отходов и сотни
тысяч тонн глинисто-солевых шламов.
Так на производственном объедине-
нии «Белорускалий» образуется око-
ло 25 млн. т/год галитовых отходов. На
1 т КС! получают 0,6 м3 глинисто-со-
левых шламов с содержанием твер-
дой фазы 0,32 т. Наряду с пустой по-
родой солеотвалы калийных предпри-
ятий занимают площадь до 250 га.
Кроме того, около 200 га отводится
под шламохранилища.
Калийные руды перерабатывают
различными методами, из которых
важнейшими являются методы раз-
дельной кристаллизации из растворов
и механического обогащения поро-
ды (в основном флотацией). На 1 т
КС1, производимого из сильвинито-
вых руд, в виде отвала образуется 3—
4 т галитовых отходов. Помимо основ-
ного компонента — NaCl, они содер-
жат КС1, CaSO4, MgCl2, Вг, нераство-
римые и другие вещества. Например,
при флотационной переработке силь-
винитовых руд на ПО «Белорускалий»
галитовые отвалы в среднем содер-
жат 89-90 % NaCl, 4,4-5,0 % КС1,
1,1 % CaSO4, 0,1 % MgCl2, 4,4-4,8 %
нерастворимого остатка. Отвалы га-
лургической переработки сильвини-
товых руд включают 85—90 % NaCl и
до 2,5 % КС1. Влажность поступаю-
щих в отвалы галитовых отходов со-
ставляет 10—12 %, а в отвалах она
снижается до 5—8 %. Хлорид калия
получают в странах бывшего СССР
главным образом из сильвинита, по-
этому образуются большие массы га-
литовых отвалов с высоким содер-
жанием NaCl, рациональное исполь-
зование которых является весьма ак-
204
туальной и пока еще не решенной
задачей.
За рубежом солевые отходы в не-
большом объеме используют в каче-
стве вторичного сырья для получения
поваренной соли, практикуют их
сброс в поверхностные водотоки и в
море, часть твердых отходов направ-
ляют на закладку выработанного про-
странства рудников.
Галитовые отходы, содержащие до
90 % NaCl, могут быть использованы
как сырье для содового, хлорного и
некоторых других производств. Одна-
ко это целесообразно только для
предприятий, расположенных вбли-
зи разрабатываемых калийных место-
рождений, так как перевозка такого
дешевого сырья экономически не
оправданна. Следует также отметить,
что непосредственное использование
этих отходов в хлорной промышлен-
ности осложнено повышенным со-
держанием в них сульфатов, нера-
створимых веществ и присутствием
КС1. В отходах, образующихся при
флотационном обогащении КС1, не-
желательной примесью являются так-
же амины, используемые в качестве
флотореагентов. Перечисленные об-
стоятельства и тот факт, что основ-
ное количество NaCl для производ-
ства соды и хлора получают путем
подземного выщелачивания камен-
ной соли, обусловливают сравнитель-
но малое использование отходов пе-
реработки сильвинита.
В нашей стране ведутся работы,
направленные на исключение хране-
ния солевых отходов на земной по-
верхности. К ним относятся совер-
шенствование технологии горных ра-
бот, связанное с сокращением выем-
ки из шахт галита и пустой породы
(селективная добыча калийных руд),
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
а также разработка мероприятий по
возвращению отходов флотации в
выработанные пространства рудников.
На калийных предприятиях осваива-
ются методы комплексного исполь-
зования калийного сырья — получе-
ние методами галургии и механичес-
кой обработки, наряду с калийными
удобрениями, рассолов для содового
производства, сырья для пищевой,
кормовой и технической соли, суль-
фата натрия, сырья для производства
магния и некоторых других продук-
тов. Наряду с этим проводятся про-
мышленные испытания подземного
сброса рассолов для заводнения неф-
тяных пластов, а также в отработан-
ные газоносные пласты и подсолевые
горизонты в районах калийных пред-
приятий с использованием существу-
ющих скважин.
Состав галитовых отходов определя-
ет специфику их переработки в ценные
для народного хозяйства продукты.
Рис. 3.18. Схема производства кормовой поваренной соли из галитовых отходов фло-
тационных фабрик:
1 — барабанный вакуум-фильтр; 2 — горизонтальная мешалка; 3 — зумпф; 4, 13, 17 — насосы;
5, 8, 14, 16 — мешалки; 6, 20 — ленточные конвейеры, 7 — центрифуга; 9 — гидравлический
классификатор; 10— контактный чан, // — гидроциклон, 12 — напорный бак; /5 — сгуститель;
18 — пресс для брикетирования; 19, 21 — шнековые смесители; 22 — многокомпонентный
дозатор; 23 — сушильный барабан; 24 — барабанный холодильник
Так, например, на рис. 3.18 пред-
влена принципиальная технологи-
кая схема процесса получения кор-
юй поваренной соли из галитовых
одов флотационного разделения
сильвинита одного из предприятий
ПО «Белорускалий». Фракции + 5 и
- 0,1 мм этих отходов характеризу-
ются наибольшим содержанием КС1
и нерастворимого остатка. Отделение
205
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
фракции — 0,1 мм обеспечивает со-
ответствие остающейся части отхода
стандарту на пищевую соль 1 сорта
по содержанию кальция и магния.
В соответствии с рис. 3.18 процесс
переработки отхода в кормовую соль
включает обесшламливание хвостов
флотации, выщелачивание КС1 из
обесшламленной части раствором
NaCl, сушку и прогрев получаемой
поваренной соли, ее обогащение ми-
неральными добавками и брикетиро-
вание, осветление загрязненных ра-
створов с целью возврата их в процесс.
Весьма важными операциями в
соответствии с описываемой техно-
логией являются преследующие уда-
ление влаги и остаточных аминов из
получаемого продукта, сушка и про-
грев отфугованной соли. Полное уда-
ление аминов может быть достигну-
то лишь при прогреве поваренной
соли при температуре > 500 °C. С це-
лью снижения температуры прогрева
можно использовать добавки неболь-
ших количеств таких окислителей,
как нитрат аммония и хлорат (гипо-
хлорит) натрия, при взаимодействии
с которыми примеси аминов разла-
гаются. Например, окисление такого
жирного амина, как октадециламин,
протекает по реакциям:
2CI8H.7NH, + 111NH4NO4 ->
lo 3/ 2
->36СО2 + 261Н2О + 112N2,
2CI8H37NH2+ IHNaOCl—>
-> 36CO2 + 39H2O + 111 NaCl + N2.
Введение двукратного к стехио-
метрии избытка нитрата аммония
обеспечивает полное удаление ами-
на в течение 15-минутного прогрева
при 300 °C, использование хлората
(гипохлорита) натрия позволяет сни-
зить уровень температуры прогрева до
150—200 °C. Использование этих окис-
лителей не вносит дополнительных
примесей в получаемый продукт.
Галитовые отходы
На склад
Рис. 3.19. Схема производства кормовой поваренной соли из галитовых отходов га-
лургической фабрики
206
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
На рис. 3.19, например, представ-
лена принципиальная схема произ-
водства кормовой поваренной соли из
галитовых отходов галургической
фабрики 4-го рудоуправления ПО
«Белорускалий». Особенностью этих
отходов является сосредоточение ос-
новного количества КС1 в их круп-
ных (+ 5 мм) классах и равномерное
распределение других примесей по
всем классам крупности. Переработ-
ка отходов в соответствии с рис. 3.19
включает классификацию сырья,
фильтрацию класса — 5 мм на лен-
точном фильтре и промывку кека
водой, сушку с получением обезво-
женного продукта, а также обогаще-
ние последнего микроэлементами
(кобальтом, медью, железом, марган-
цем, цинком, йодом) и брикетиро-
вание. Такая технология обеспечива-
ет производство кормовой поварен-
ной соли, соответствующей суще-
ствующим стандартам.
Примером использования галито-
вых отходов галургической переработ-
ки сильвинита для получения техни-
ческой поваренной соли может служить
се производство на одном из Соликам-
ских рудоуправлений (рис. 3.20). В дан-
ном случае максимальное количество
примесей сосредоточено в фракциях
отвала, характеризующихся размера-
ми + 3 и — 0,315 мм.
Отход
сушку
Рис. 3.20. Схема производства технической соли из галитового отвала:
/, 5, 17 — транспортеры; 2 — грохот; 3 — дуговое сито; 4 — загрузочная воронка, 6, 11, 14 —
емкости, 7, 8, 12 — отстойники; 9, 15, 18, 21 — смесители; 10 — центрифуга; 13, 16, 19, 20 —
насосы
Транспортируемый из отвала га-
лит направляют в загрузочную ворон-
ку, куда одновременно подают освет-
ленный раствор из напорной емкос-
ти. Образующаяся пульпа с отноше-
нием Ж : Т = 0,8—1,0 самотеком по-
ступает на дуговые сита, где из нее
выделяется класс +3 мм, который
после дополнительной классифика-
ции на грохоте отправляют в отвал.
207
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Пульпу с крупностью частиц — 3 мм
из аппаратов 3 и 2 аккумулируют в
смесителе 21, откуда ее перекачива-
ют в отстойник 7. Сгущенный здесь
солевой шлам дополнительно клас-
сифицируют в отстойнике 8, откуда
его в виде пульпы с отношением
Ж : Т = 1,5 через смеситель подают в
центрифугу, где кристаллы соли от-
деляют от маточного раствора и про-
мывают водой. Отфугованную соль
влажностью 5—7 % конвейером от-
правляют на сушку, продукт которой
соответствует требованиям, предъяв-
ляемым к технической соли, содер-
жит 97,82 % NaCl, 0,48 % нераство-
римого остатка, 0,43 % Са2+, 0,02 %
Mg2+, 0,9 % Н2О. Слив отстойников
7 и £ объединяют с маточным раство-
ром операции фугования в промежу-
точной емкости 11, куда вводят ра-
створ полиакриламида. Образующую-
ся смесь осветляют в отстойнике 12.
Осветленный раствор, содержащий
до 0,1 кг/м3 нерастворимого остатка,
поступает в промежуточную емкость
14, откуда его подают в напорную ем-
кость 6. Шлам отстойника 72 с высо-
ким содержанием глинистых частиц
через смеситель 75 направляют в шла-
мохранилище.
Получаемые в производстве КС1
из сильвинитовых руд глинисто-со-
левые шламы, в частности, образу-
ющиеся при флотационной их пере-
работке, представляют собой тонко-
дисперсные суспензии нерастворимо-
го остатка в рассолах, солесодержа-
ние которых составляет 200 г/л. Взвесь
шламовой пульпы включает алюмо-
силикаты, сульфаты и карбонаты, а
также может содержать мелкокристал-
лические хлориды калия и натрия.
Шламовая суспензия имеет отноше-
ние Ж: Т = 1,7—2,5. Ее жидкая часть
208
является маточным рассолом, содер-
жащим примерно 20—22 % NaCl,
10—11 % КС1 и некоторые примеси.
Улучшение технико-экономичес-
ких показателей калийных предпри-
ятий, перерабатывающих сильвини-
товые руды, может быть достигнуто
и при организации переработки гли-
нисто-солевых шламов с получени-
ем хлорида калия, поваренной соли
и хлормагниевого щелока в качестве
товарных продуктов.
В нашей стране с этой целью пред-
ложена технология, основанная на
использовании метода растворения-
кристаллизации и прошедшая в зна-
чительной ее части испытания в про-
мышленности на опытных установ-
ках. Технологическая схема одного из
вариантов ее основного цикла пред-
ставлена на рис. 3.21.
В соответствии с этой схемой гли-
нисто-солевой шлам флотофабрики
одного из рудоуправлений ПО «Урал-
калий» после сгущения в отстойнике
7 через промежуточную емкость и
дозатор подают в виде суспензии
(жидкая фаза содержит 9,8—11,5%
КС1, 18,5-20,5% NaCl, 0,3-1,5 %
MgCl2, 0,2-0,5 CaSO4, 0,1-0,4 %
СаС12) в снабженный мешалкой ре-
актор-растворитель, в котором горя-
чим маточным щелоком, поступаю-
щим из подогревателя, проводят
практически полное выщелачивание
КС1 из твердой фазы шлама. Концен-
трация КС1 в горячем (85 °C) насы-
щенном щелоке зависит от соотно-
шения Ж : Т в исходном шламе: с
уменьшением Ж : Т от 4 до 2 степень
насыщения щелока по КС1 (в долях
единицы) увеличивается с 0,7 до
0,92, что соответствует изменению
концентрации КС1 с 211,7 до 281 г
на 1000 г Н2О. Горячую суспензию,
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
поступающую из реактора, сгущают
в отстойнике-осветлителе, вводят в
нее с целью интенсификации процес-
са 0,5 %-й раствор полиакриламида
(300—400 г/т нерастворимого остат-
ка), отстойный шлам в виде суспен-
зии выводят из осветлителя и пере-
дают на шламохранилище.
Осветленный щелок из аппарата
6 через промежуточную расходную
емкость направляют в выпарной ап-
парат, где его концентрируют с це-
лью повышения степени насыщения
по КС1 до 0,97—1,09, обеспечиваю-
щей повышение выхода и улучшение
качества получаемого КС1. Упаренный
щелок в виде суспензии (твердая фаза
включает 99—99,8 % NaCl, 0,1—0,9 %
КО, 0,03-0,15% CaSO4, 0,1-0,5 %
нерастворимого остатка), содержа-
щей 20 г MgCl2 на 1000 г Н2О, пода-
ют в отстойник 9, где кристаллы от-
деляют от жидкости. Получаемый
NaCl загрязнен амином и мазутом,
что препятствует его непосредствен-
ному использованию для пищевых и
кормовых целей. Слив отстойника 9
через промежуточную емкость пода-
ют в охлаждаемые водой дисковые
кристаллизаторы, где из щелока
осаждают мелкокристаллический
(0,2—0,38 мм) КС1. Сгущение обра-
зующейся пульпы проводят в отстой-
нике 11с получением продукта, со-
держащего 95,3—100 % основного ве-
щества. Маточный щелок из отстой-
ника 11 через промежуточную ем-
кость направляют через подогреватель
в реактор-растворитель.
Рассматриваются и другие направ-
ления, связанные с проблемой ути-
лизации глинисто-солевых шламов.
Среди них следует отметить исполь-
зование этих отходов вместо добавки
к товарному КС1 необогащенной
руды при производстве смешанной
калийной соли в качестве удобритель-
ных и структурообразующих мелио-
рантов торфяных и песчаных почв, в
виде сырья для производства строи-
тельной керамики и аглопорита, для
производства буровых растворов.
Шлам
флото-
фабрики
~На
флото-
фабрику
о
5
Пар 4
В атмосферу
Вода
ПАА
CQ
<и
§
§
Вода
13
9
10
UlfllUV
1ШШП
NaCl
10
KCI
Рис. 3.21. Схема переработки глинисто-солевого шлама флотофабрики методом ра-
створения-кристаллизации:
/, 6, 9, II — отстойники; 2 — емкость; 3 — дозатор суспензии; 4 — реактор-растворитель; 5 —
подогреватель; 7 — выпарной аппарат; 8 — сепаратор; 10 — дисковый кристаллизатор; 12 —
брызгоуловитсль; 13 — барометрический конденсатор
209
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Следует отметить, что наряду с
хлоридами калия и натрия в сильви-
нитовых рудах присутствует хлорид
магния, а также бром (до 0,03 и 0,08 %
в рудах Старобинского и Верхнекам-
ского месторождений соответственно).
При галургической переработке силь-
винита возможна организация комп-
лексного использования всех полез-
ных компонентов руды с получени-
ем КС1, NaCl, Вг2 и MgCl в виде
26 %-го раствора в качестве товарных
продуктов.
Калийные руды добывают в ос-
новном камерным методом, путем
сплошной выемки продуктивных
пластов, что обусловливает, в част-
ности, при разработке руд Старобин-
ского месторождения, содержание
КС1 в поступающей на переработку
руде, не превышающее 25 %. Обеспе-
чение повышения качества добывае-
мой руды (до 35—37 % КС1), суще-
ственного (в 1,5—2 раза) снижения
потерь полезного ископаемого в не-
драх и значительного (примерно на
30 %) уменьшения образования гали-
товых отходов может быть достигну-
то использованием гидромеханизиро-
ванной выемки сильвинитовых про-
слоев в рудном теле и оставлением
промежуточных прослоев галита в вы-
работанном пространстве.
До 80 % отходов обогатительных
фабрик, как показывает имеющийся
в ПО «Белорускалий» опыт, может
быть размещено в выработанных про-
странствах калийных шахт при осу-
ществлении их закладки различными
способами.
Весьма незначительные массы га-
литовых отходов (по сравнению с
масштабами их образования) исполь-
зуют для нужд теплоэнергетических
предприятий (для регенерации филь-
тров), дорожно-эксплуатационных
управлений и по ряду других направ-
лений.
3.3. Утилизация отходов
производства соды и содопродуктов
Процесс получения куастической
соды (NaOH) с использованием ртут-
ного катода основан на образовании
амальгамы натрия в электролизере
при действии постоянного электри-
ческого тока на раствор поваренной
соли:
2NaCl + 2„Hg -> С12 + 2NaHge.
Затем образовавшаяся амальгама
разлагается водой в специальном ап-
парате с образованием NaOH и Н2, а
регенерированная ртуть насосом пе-
рекачивается в электролизер:
2NaHg„ + 2Н2О ->
-> 2NaOH + Н2 + 2«Hg.
В результате электролиза раство-
ра NaCl получают три товарных про-
дукта: каустическую соду, хлор и во-
дород.
Основные стадии получения каус-
тической соды, хлора и водорода из
раствора NaCl ртутным способом пред-
ставлены на рис. 3.22. Процесс вклю-
чает: очистку рассола, электролиз, очи-
стку анолита от хлора, его донасыще-
ние и возвращение в процесс, охлаж-
дение и очистку водорода, охлаждение
и сушку хлора, очистку и складирова-
ние каустической соды.
К технологическим отходам про-
изводства NaOH с ртутным катодом
относятся:
ртутьсодержащие шламы, образу-
ющиеся при очистке анолита и окон-
чательной очистки каустической соды;
сточные воды, образующиеся в
результате очистки и промывки обо-
210
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
рудования и территории цехов, ох-
лаждения водорода;
выхлопные (вентиляционные)
газы, получаемые при вентиляции
помещений электролизеров и цехо-
вых помещений;
шламы СаСО3 и Mg(OH)2, обра-
зующиеся в результате очистки ис-
ходного рассола от ионов Са2+ и
Mg2+.
Особую опасность для людей и
окружающей среды представляют
ртугьсодержащис отходы. Количество
отходов колеблется в очень широких
пределах и зависит от технического
уровня производства, его культуры и
тщательного соблюдения мер по тех-
нике безопасности. Ниже приведены
данные, полученные в результате
обследования 21 завода по производ-
ству NaOH в США:
Вещества Потери, кг/т (средние)
СаСО3+ Mg(OH)2 — шлам.........16,50
NaOH .........................13,50
NaCl.........................211,00
H2SO4.........................16,00
Хлорированные углеводороды.....0,70
Na2SO4........................15,50
С12 в виде СаОС12.............11,00
Фильтрующие добавки............0,85
Ртуть..........................0,15
Углерод, графит...............20,30
Из приведенных данных следует,
что потери ртути с отходами состав-
ляют 150 г/т хлора. Таким образом,
можно рассчитать количество ртути,
выбрасываемой предприятиями по
производству каустической соды.
Н2 потребителю
Рис. 3.22. Принципиальная схема получения NaOH, С12 и Н2 в ваннах с ртутным
катодом и образующиеся при этом отходы
Мембранный способ получения
гидроксида натрия позволяет полу-
чать концентрированные растворы
NaOH, по чистоте (близкие к раство-
рам после электролиза с ртутным
катодом. Мембранный способ осно-
ван на свойстве мембран пропускать
одни соединения и задерживать дру-
гие. Процесс отличается простотой
аппаратурного оформления, легко
поддается автоматизации, практичес-
ки не имеет сточных вод и газооб-
211
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
разных выбросов. Принципиальная
схема процесса фирмы Asahi (Япо-
ния) представлена на рис. 3.23.
Раствор каустической соды, по-
лучаемый непосредственно в элект-
ролизере, содержит 12—15 масс. %
NaOH, а после упарки — 48 %. Сте-
пень использования хлорида натрия
в процессе выше, чем в диафрагмен-
ном и ртутном. Качество продукта
аналогично получаемому в ртутном
процессе (содержание NaCl — 0,05—
0,03 % в пересчете на 100 % NaOH).
Используются мембраны на основе
перфторированных полимеров.
Таким образом, среди известных
и широко используемых в промыш-
ленном масштабе методов получения
каустической соды наиболее опас-
ным с точки зрения загрязнения ок-
ружающей среды и образования от-
ходов является способ с ртутным
катодом.
В настоящее время по этому ме-
тоду получают концентрированные и
чистые растворы NaOH, а потери
ртути снижены до 3—5 г/т NaOH за
счет утилизации и рециркуляции тех-
нологических потоков.
Однако в будущем доля ртутного
способа получения NaOH будет сни-
жаться в общем производстве каус-
тической соды и хлора, что вызвано
ужесточением ПДК по ртути, а в не-
которых случаях — требованиями ее
нулевого сброса.
Новый метод получения NaOH с
использованием ионообменных мем-
бран, прошедший полупромышлен-
ные и промышленные испытания,
займет основное место в производ-
стве каустической соды и хлора, так
как является практически безотход-
ным и позволяет получать концент-
рированные растворы NaOH, по ка-
212
честву не уступающие тем, которые
производят по ртутному способу.
При производстве кальцинирован-
ной соды аммиачным методом на 1 т
продукции в качестве основного от-
хода образуется 8—12 м3 дистиллерной
жидкости, содержащей 200—250 кг/м3
сухого остатка. Складирование этих
отходов организуют в специальных
шламонакопителях (белых морях), за-
нимающих 300—350 и более гектаров
земельных участков в районе распо-
ложения содовых заводов. При хране-
нии отходов в шламонакопителях с
течением времени происходит их по-
степенное обезвоживание.
Твердый остаток дистиллерной
жидкости (дистиллерный шлам) в
сухом виде представляет собой свет-
ло-серую массу плотностью около
970 кг/м3, на 70—80 % состоящую из
• частиц размером 0,1—0,2 мм. Его со-
став зависит от качества используе-
мых в содовом производстве сырье-
вых материалов, некоторых техноло-
гических и других факторов. Напри-
мер, в сухом дистиллерном шламе
Стерлитамакского ПО «Сода», обра-
зование которого оценивается вели-
чиной, превышающей 500 тыс. т/год,
содержится 56,7—75,5 % СаСО3,
5,2-15,7% Са(ОН)2, 0,7-6,8 %
CaSO4, 0,03-10,4% СаС12, 4,75-
15,0% SiO2, 3,21-7,61 % R2O3 и дру-
гие компоненты.
Принципиальная схема производ-
ства кальцинированной соды амми-
ачным методом приведена на рис. 3.24.
Кроме дистиллерной жидкости
отходами производства кальциниро-
ванной соды являются шламы очист-
ки рассола, состоящие из СаСО3 и
Mg(OH)2, отходящие газы карбони-
зационных колонн и промывателей
газа колонн, воздух фильтров, содер-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
жащий NH3, и отходящие газы об-
жигово-известковых печей, содержа-
щие оксид углерода. В процессе под-
готовки СаСО3 для обжига в каче-
стве побочного продукта образуется
известковая мелочь (< 40 мм), не-
пригодная для использования в об-
жиговых печах.
48%-ный раствор
NaOH
Рис. 3.23. Схема получения каустической соды мембранным методом:
1 — растворитель соли, 2 — установка очистки рассола; 3 — сборник анолита, 4 — электролизер,
5 — сборник католита; 6 — выпарная установка; 7 — конденсатор
Рис. 3.24. Принципиальная схема получения кальцинированной соды аммиачным
методом
Уменьшение количества образую-
щихся отходов в существующем со-
довом производстве возможно за счет
внедрения следующих мероприятий:
— внедрения систем оборотного во-
доснабжения (использование очищен-
ных стоков для выщелачивания NaCl);
— замены суспензии известково-
го молока, используемого для раз-
ложения хлорида аммония, на су-
хую известь или известь-пушонку,
приготавливаемую путем гашения
оксида кальция дистиллсрной жид-
костью (приводит к уменьшению
213
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
объема дистиллерной жидкости на
16-18%);
— применения воздушного охлаж-
дения вместо водяного;
— увеличения степени использо-
вания NaCl;
— замены пара, используемого
для дистилляции, паром, получае-
мым при упарке дистиллерной жид-
кости;
— пульсирующей подачи воздуха
в радиальном направлении в зону
обжига; при этом достигается хоро-
шее распределение воздуха и степень
дожигания СО увеличивается, что
приводит к снижению его концент-
рации в отходящем газе на 40—60 %.
Твердый остаток дистиллерной
жидкости включает ряд оксидов,
представляющих собой части соеди-
нений силикатных систем, обладаю-
щих вяжущими свойствами, что ука-
зывает на принципиальную возмож-
ность получения вяжущих материалов
на основе этих отходов содового про-
изводства. При этом недостаток в ди -
стиллерном шламе кремнеземистого
компонента требует его компенса-
ции, например, кварцевым песком.
В нашей стране были разработа-
ны различные варианты технологии
вяжущих материалов на основе дис-
тиллерных шламов содовых произ-
водств. В соответствии с наиболее про-
стым из них дистиллерный шлам,
влажность которого составляет 25—
30 %, экскаватором отбирают из шла-
монакопителя, подсушивают и затем
измельчают с кварцевым песком
(82,2—86,3 % SiO2) в шаровой мель-
нице. Получаемый при этом продукт
представляет собой бесклинкерный
вяжущий материал автоклавного
твердения с достаточно сложным хи-
мическим составом. Однако из-за низ-
214
кой активности исходного дистиллер-
ного шлама, содержание активных
СаО и MgO в котором составляет 12—
14 %, получаемые на основе такого
вяжущего изделия обладают невысо-
кой прочностью, примерно соответ-
ствующей маркам 200—230. Обеспе-
чение стабильных прочностных харак-
теристик, кроме того, осложнено
непостоянством состава дистиллерно-
го шлама, затрудняющим оптимиза-
цию состава получаемого вяжущего
материала.
Включение в технологию стадии
обжига сырьевых материалов при
800—1050 °C позволяет устранить пе-
речисленные недостатки: при опти-
мальном режиме обжига получаемый
продукт характеризуется содержани-
ем активных СаО и MgO > 40 %, что
обеспечивает возможность достижения
прочности затвердевшего камня на его
основе, соответствующей марке вяжу-
щего 500. Принципиальная технологи-
ческая схема производства вяжущего
на основе обожженного дистиллерно-
го шлама представлена на рис. 3.25.
При подготовке дистиллерного
шлама к обжигу его с целью сниже-
ния влажности смешивают с высу-
шенным шламом, полученную мас-
су гранулируют, гранулы опудрива-
ют пылью из электрофильтров сис-
темы пылеочистки и сушат при 200—
300 °C теплом отходящих газов обжи-
говой печи. Высушенные гранулы об-
жигают в течение ~ 20 мин про 800—
900 °C, охлаждают, и, смешивая с
песком и гипсом, измельчают, полу-
чая готовый продукт, содержание в
котором активных СаО и MgO состав-
ляет 58 % Предел прочности при сжа-
тии изделий, получаемых при исполь-
зовании такого вяжущего в песчаном
растворе при отношении вяжущее
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
песок =1:3, составляет 34,1 —
68,6 МПа. Вместе с тем, сроки схва-
тывания получаемого вяжущего весь-
ма коротки: начало схватывания —
через 10—12 мин, конец — через 16—
25 мин, что влечет трудности при
формовке изделий в производстве.
Поэтому с целью удлинения сроков
схватывания при помоле в смесь вво-
дят 2—3 % гипса.
На основе получаемого согласно
описанной технологии вяжущего в
нашей стране в промышленных масш-
табах было организовано производ-
ство блоков ячеистого бетона по ли-
тьевой технологии.
Рис. 3.25. Схема получения вяжущего на основе обожженного дистиллерного шлама
215
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
В опытно-промышленных масшта-
бах на основе дистиллерного шлама
содового производства на Стерлита-
макском ПО «Сода» реализована
технология автоклавного вяжущего
известково-бслитового типа, характе-
ризующегося высокими физико-ме-
ханическими свойствами, относи-
тельной простотой производства и
высокой эффективностью примене-
ния. По существу, она мало отлича-
ется от традиционной технологии
производства известково-белитовых
вяжущих материалов и включает со-
вместную сушку дозируемых дистил-
лсрных шламов (кальциевый карбо-
натный компонент) и кварцевого
песка (кремнеземистый компонент)
с последующим обжигом высушен-
ной смеси. Однако присутствие в пе-
рерабатываемых отходах содового
производства таких эффективных
минерализаторов, как СаС12 и гипс
способствует значительной интенси-
фикации процессов минералообразо-
вания во время обжига. Продуктом
обжига является серый сыпучий ма-
териал с размерами зерен 1—2 мм. Его
охлаждают в барабанном холодильни-
ке до 90 °C и отправляют на склад го-
товой продукции. На основе получа-
емого вяжущего на Стерлитамакском
заводе строительных материалов орга-
низовано производство силикатного
кирпича по традиционной (как при
использовании извести) технологии.
Экономический эффект от внедрения
такого вяжущего вместо извести на
этом заводе оценен в 400 тыс. руб/год.
Таким образом, имеющийся про-
изводственный опыт указывает на
эффективность утилизации дистил-
лерных шламов содовых производств
в качестве сырья для производства
бесцементных вяжущих материалов.
Наряду с перечисленными на-
правлениями утилизации дистиллер-
ных шламов содовых производств
перспективным считают их исполь-
зование (через бесцементное вяжу-
щее) для замены цемента при при-
готовлении тампонажных материа-
лов, для производства асфальтобето-
нов (в качестве активизатора гидра-
тации и наполнителя) и по некото-
рым другим технологическим направ-
лениям.
Сотрудниками НИОХИМ и Харь-
ковского сельскохозяйственного ин-
ститута им. В.В. Докучаева совмест-
но разработана технология подго-
товки твердых отходов содовых про-
изводств для мелиорации кислых и
солонцовых почв. Способ основан на
сгущении дистиллерной жидкости до
т : ж = 1 : 10, фильтрации ее на
фильтр-прессе ФПАКМ-50 с после-
дующей частичной отмывкой осадка
от хлоридов на фильтрах слабой дис-
тиллерной жидкостью. Далее осадок,
содержащий 50 % влаги, смешивают
с меловыми отходами в соотношении
1 : (2—3), полученный продукт из-
мельчают и высушивают.
Принципиальная схема утилиза-
ции отходов содового производства с
получением продукта, используемо-
го в сельском хозяйстве, представле-
на на рис. 3.26. Предварительно сгу-
щенная дистиллерная жидкость, со-
держащая 90—120 г/л твердой фазы,
при 75—80 °C поступает в промежу-
точную емкость 2 и насосом подает-
ся на фильтр-пресс 4. Фильтрат пе-
рерабатывают в хлорид кальция, а
осадок промывают на фильтре 4 раз-
бавленной дистиллерной жидкостью
до концентрации ионов хлора, рав-
ной 6 масс. %. Затем кек с объемной
плотностью 1,65—1,7 т/м3 смешива-
216
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ют с измельченной меловой крош-
кой в соотношении 1 : 2 в аппарате 8
и направляют в сушилку J7, где он
контактирует с горячими дымовыми
газами. Запыленный газ после очист-
ки в аппаратах 14 и 75 с помощью
вентилятора 16 выбрасывается в ат-
мосферу, а готовый продукт через де-
зинтегратор 12 поступает на хране-
ние, оттуда — к потребителям.
Состав готового продукта (в масс.
%): СаСО3 - 84,46; MgCO3 - 2,04;
Са(ОН)2 - 3,05; CaSO4 — 1,36;
СаС12 - 2,96; NaCl - 0,126; SiO2 не-
растворимый — 2,73; R2O3 — 1,243;
влажность — 8 %. Продукт сыпучий,
не слеживается, насыпная плотность
0,77 т/м3; он не смерзается при влаж-
ности 1,5—20% и температуре
(- 10)-(- 30) °C.
Сгущенная дистиллерная суспензия
г
15
Дистиллерная
суспензия
Влажный
шлам промытый
Воздух ~
D
Газ
S
Дымовые газы
Очищенные ж
‘ &
О
о
*
Б
пение
гашения*
Воздух
16
Рис. 3.26. Схема обработки отходов содового производства для применения их в сель-
ском хозяйстве:
/ — отстойник; 2 — промежуточная емкость; 3 — насос; 4 — фильтр-пресс ФПАКМ-50; 5, 6 —
сборники; 7 — дробилка валковая; 8 — смеситель лопастной; 9, 16 — вентиляторы; 10 — топка;
11 — сушилка барабанная; 12 — дезинтегратор, 13 — башня для хранения готового продукта,
14 — батарея циклонов, 15 — рукавный фильтр (ДСЖ — дистиллерная жидкость)
Фильтрат
В цех
3.4. Утилизация отходов полимеров
Твердые отходы пластических
масс обычно разделяют на отходы
производства и отходы потребления.
Производство пластмассового сы-
рья сопровождается образованием
твердых технологических отходов в
виде различных слитков, глыб, бра-
кованных волокон и др. Производ-
ственные отходы различных процес-
сов формования изделий из пласт-
масс образуются в виде литников,
бракованных изделий, обрезков и т.п.
Использование технологических
отходов целесообразно прежде всего
на перерабатывающих предприятиях,
так как они обычно не требуют об-
лагораживания и специального обо-
рудования для переработки в изде-
лия. Такие отходы перерабатывают
преимущественно по двум направле-
ниям: 1) с целью производства того
же продукта, в процессе изготовле-
ния которого образовался данный
вид отходов, или продукта аналогич-
ной рецептуры и 2) для изготовле-
ния изделий менее ответственного
назначения.
217
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
При переработке по первому на-
правлению отходы обычно использу-
ют непосредственно после их обра-
зования на отдельных установках. В
ряде случаев их собирают автомати-
чески и подают в устройства для из-
мельчения, после чего смешивают с
основным сырьем и направляют в
приемные устройства экструдеров и
различных формовочных установок.
Содержание отходов в сырье обычно
составляет 5—10 %, но может дости-
гать 20 % и более. Второе направле-
ние переработки различного вида тех-
нологических отходов заключается в
их сортировке (отделение посторон-
них примесей и разбраковка), измель-
чении и гранулировании с последу-
ющим изготовлением на их основе из-
делий широкого потребления (тары,
подстилок, сувениров, игрушек и
т.п.). В целом переработка технологи-
ческих отходов производства пласт-
массовых изделий облегчена концен-
трированием их в рамках отдельных
производств и возможностью предо-
хранения от загрязнений.
Гораздо большую проблему пред-
ставляет обезвреживание и использо-
вание отходов потребления пласт-
масс, увеличивающихся из года в год
в связи с бурным ростом производ-
ства полимерных материалов: начи-
ная с 60-х годов, производство по-
лимеров, основную часть которых
представляют пластмассы, удваивает-
ся каждые 5 лет. Особенную остроту
этой проблеме придает исключитель-
ная стойкость отходов пластмасс в
естественных условиях, что приводит
к существенному загрязнению окру-
жающей среды. Так, по зарубежным
данным, в 1980 г. в Англии в отходы
попадало около 1,35 млн. т пластмасс
при производстве 2,145 млн. т, в
США — около 2,5 млн. т при произ-
водстве 17,5 млн. т. Использование вто-
ричного полимерного сырья в Рос-
сии в абсолютном выражении (тыс. т,
числитель) и в процентах от имев-
шихся ресурсов (знаменатель) состав-
ляло в 1986 и 1990 гг. соответственно
128/66 и 158/82.
С отходами пластмасс теряется
большое количество ценных органи-
ческих продуктов, повторное исполь-
зование которых позволило бы, в ча-
стности, сократить потребление ес-
тественного сырья (нефти и газа) и
загрязнение окружающей среды. Не-
маловажную роль играет и экономи-
ческая сторона вопроса: себестои-
мость вторичных поливинилхлорида,
полиэтилена, полистирола в 2,5—
6 раз ниже, чем тех же первичных ма-
териалов, себестоимость вторичного
капрона в 12 раз меньше, чем пер-
вичного. Сбор, упаковка, хранение и
ряд других операций, связанных с
утилизацией наиболее распростра-
ненных видов отходов пластмасс,
обусловлены и регламентированы в
нашей стране требованиями утверж-
денных Госкомитетом СМ СССР по
материально-техническому снабже-
нию, охватывающих вторичные по-
лиэтиленовые, полистирольные, кап-
роновые и поливинилхлоридные тер-
мопласты и т.д.
Утилизация отходов пластмасс
вследствие быстрого роста объемов их
применения приобрела важное эко-
номическое и экологическое значе-
ние. Использование отходов полимер-
ных материалов помогает решить сы-
рьевые проблемы, позволяя сократить
потребление первичных материаль-
ных ресурсов.
Вторичные полимерные материа-
лы должны играть в промышленное -
218
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ти по переработке пластмасс такую
же роль, какую играет металлолом в
металлургии.
Лмериканские специалисты ус-
ловно установили для всех пластмас-
совых изделий три срока службы:
краткий, оптимальный и длительный
(табл. 3.4).
Отходы термопластичных пласт-
масс можно классифицировать сле-
дующим образом:
технологические отходы произ-
водства, образующиеся при синтезе
и переработке пластмасс и составля-
ющие от 5 до 35 % (масс.). По свой-
ствам они мало отличаются от исход-
ного сырья и могут повторно перера-
батываться в смеси с исходным ма-
териалом;
отходы производственного по-
требления, накапливающиеся в ре-
зультате выхода из строя изделий из
полимерных материалов, используе-
мых в различных отраслях экономи-
ки. Эти отходы достаточно однород-
ны и также могут быть повторно пе-
реработаны в изделия. К ним отно-
сятся детали машин, тара, отходы
пленочных материалов сельскохозяй-
ственного назначения и др.;
отходы общественного потребле-
ния, накапливающиеся на свалках в
результате морального или физичес-
кого износа полимерных деталей или
изделий, в которых они использова-
лись (пластмассовая посуда, мебель,
детали автомобилей и другой быто-
вой техники). Хотя они и представля-
ют ценное вторичное сырье, но
вследствие перемешивания с други-
ми видами отходов их переработка в
изделия затруднена. Доля отходов об-
щественного потребления составля-
ет 50 % всех полимерных отходов.
Таблица 3.4
Срок службы пластмасс
Область применения пластмасс Предполагаемый срок службы, г
краткий оптимальный длительный
Оборудование, крупное мелкое 8 3 10 5 15 8
Машиностроение и жилищное строительство 10 20 25
Электроника и электротехника 5 7 10
Мебельная промышленность 7 10 15
Производство предметов домашне- го обихода 3 5 8
Транспорт 7 10 12
Сельское хозяйство 5 7 10
К технологическим отходам отно-
сятся остатки исходного сырья, обра-
зовавшиеся в процессе производства и
частично или полностью утратившие
показатели качества. Часть из них (воз-
вратные отходы) — литники, отходы,
образующиеся при выходе на режим,
бракованные детали — используются
после предварительной подготовки в
том же или другом процессе. Техноло-
гические отходы, безвозвратно утра-
тившие свои основные свойства, не
могут быть переработаны в изделия и
подлежат сжиганию либо захоронению.
219
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Сокращению технологических от-
ходов, образующихся при изготовле-
нии деталей из пластмасс, способ-
ствуют следующие мероприятия:
1. Правильное распределение име-
ющейся номенклатуры изделий по
оборудованию таким образом, чтобы
суммарные отходы были минималь-
ны, учитывая, что потери сырья при
переходах с одного изделия на дру-
гое на машинах с большой произво-
дительностью максимальны.
2. Усовершенствование конструк-
ции оснастки, выбор оптимального
формующего инструмента (пресс-
форм, дорнов, матриц и т.д.).
3. Оптимизация режимов перера-
ботки полимера с целью исключения
его термодеструкции и получения
бракованных изделий.
4. Уменьшение числа переходов с
одного цвета на другой как при изго-
товлении деталей, так и при перера-
ботке отходов.
5. Установка на вентиляционных
отсосах дробильных отделений цик-
лонов для улавливания полимерной
пыли, образующейся при дроблении
отходов.
6. Организация безостановочного
цикла работы оборудования.
В промышленности применяют
следующие основные направления
утилизации и ликвидации отходов
пластмасс:
переработка отходов в полимер-
ное сырье и повторное его использо-
вание для получения изделий;
сжигание вместе с бытовыми от-
ходами;
пиролиз и получение жидкого и
газообразного топлива;
захоронение на полигонах и свалках.
Несмотря на значительные пре-
имущества повторного использования
220
полимерных материалов, таким спо-
собом утилизируется лишь незначи-
тельное их количество, что связано с
трудоемкостью сбора, разделения,
сортировки, очистки отходов (преж-
де всего отходов бытового потребле-
ния). Поэтому наряду с вторичной
переработкой отходов пластмасс в
изделия в промышленности исполь-
зуются и другие способы утилизации.
Сжигание отходов пластмасс —
наименее эффективный способ их уда-
ления и обезвреживания, так как при
этом полностью разрушается дорого-
стоящий полимер и другие компонен-
ты пластика. Оно применяется при
переработке отходов пластмасс толь-
ко в тех случаях, когда другие спосо-
бы по техническим или экономичес-
ким причинам не могут быть исполь-
зованы. В частности, сжигание отхо-
дов пластмасс используют, когда их
выделение из смеси других отходов
невозможно или слишком дорого.
Конструкции печей, используе-
мых для сжигания отходов пласт-
масс, могут быть самыми разными,
но должны учитывать особенности
горения этих материалов. Во время
горения отходов пластмасс в печи
создается высокая температура, что
требует специальных мер защиты.
Кроме того, необходимо оснащение
печей системами дожигания, очист-
ки и обработки дымовых газов, так
как при горении пластмасс образу-
ются такие токсичные газы, как ам-
миак, оксиды азота, хлористый во-
дород, диоксины и др.
Весьма перспективна переработ-
ка отходов пластмасс пиролизом, в
результате которой из пластмассовых
отходов при 425 °C получают топли-
во, на 95 % состоящее из жидких уг-
леводородов и на 5 % из горючего газа.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Применение этой технологии для
переработки пластмассовых отходов
экономически выгодно. Установка,
перерабатывающая 11,3 тыс. т/год от-
ходов, окупается за три года. Исполь-
зование этих установок целесообраз-
но лишь в районах с ресурсами отхо-
дов нс менее 465 тыс. т/год.
Захоронение отходов пластмасс —
наименее целесообразный способ их
удаления, так как наносит прямой
ущерб окружающей среде и приво-
дит к нерациональному использова-
нию природных ресурсов. В отличие
от сжигания захоронение отходов
пластмасс не позволяет использовать
потенциальные энергетические ре-
сурсы, содержащиеся в полимерах.
Наиболее рациональный способ
утилизации отходов пластмасс — это
их повторное использование по пря-
мому назначению. Капитальные за-
траты при таком способе утилизации
невелики. При этом не только дости-
гается ресурсосберегающий эффект
от повторного вовлечения материаль-
ных ресурсов в производственный
цикл, но и существенно снижаются
нагрузки на окружающую среду.
В общем виде последовательность
операций при переработке отходов
пластмасс с целью их повторного ис-
пользования представлена на рис. 3.27.
В зависимости от качества и чис-
тоты отходов такая схема может быть
реализована в полном или сокращен-
ном объеме. Как правило, промыш-
ленные отходы не требуют выполне-
ния всех стадий процесса, показан-
ного на этой схеме. Бытовые поли-
мерные отходы, наоборот, нуждают-
ся в тщательной подготовке.
Рис. 3.27. Последовательность операций при переработке отходов пластмасс
Переработка технологических от-
ходов термопластов должна начинать-
ся с определения степени изменения
их свойств и выбора наиболее эффек-
тивной технологии их использования.
Высокое качество готовых изделий
и стабильность технологического про-
цесса могут быть обеспечены лишь
при равномерном дозировании из-
мельченных или гранулированных
отходов и хорошем смешении их с
исходным сырьем.
При переработке отходов на пред-
приятиях, производящих изделия из
термопластов, они возвращаются в
основной технологический процесс.
В процессе вторичного использо-
вания пластмасс необходимо предот-
вратить или уменьшить ухудшение их
физико-механических и реологичес-
ких свойств вследствие старения,
вызываемого напряжением сдвига и
нагреванием — термомеханическим
воздействием, которому подвергают-
ся полимеры при размоле, расплав-
лении и формовании. С этой целью в
композиции на основе вторичных
полимерных материалов вводят до-
221
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
полнительные стабилизаторы, кото-
рые позволяют без изменения техно-
логических свойств полимеров сохра-
нить их эксплуатационные характе-
ристики. Для различных видов поли-
меров разработаны и известны такие
стабилизирующие вещества.
Сбор и сортировка отходов пласт-
масс являются наиболее слабым зве-
ном в процессе организации перера-
ботки как технологических отходов,
так и в еще большей степени отхо-
дов потребления.
Идеальная сортировка отходов
должна обеспечить разделение их не
только по видам, маркам, цвету, но
и по форме, степени загрязненнос-
ти, содержанию инородных матери-
алов, физико-механическим свой-
ствам и т.п., что требует больших за-
трат и делает утилизацию отходов не-
эффективной.
Наиболее простой и в то же вре-
мя удовлетворяющей основным тре-
бованиям является сортировка, осу-
ществляемая в процессе сбора отхо-
дов непосредственно на рабочем ме-
сте, т.е. на стадии их образования (так
называемый околомашинный сбор
отходов).
Околомашинная переработка от-
ходов позволяет добавлять к первич-
ному сырью наиболее близкие по
свойствам вторичные материалы. При
этом устраняется необходимость их
сортировки по цвету, снижается воз-
можность их загрязнения, отпадает
необходимость в складских помеще-
ниях, проверке качества вторичных
материалов, их сушке и т.п.
Наиболее эффективны сбор и сор-
тировка промышленных отходов при
полностью замкнутом цикле перера-
ботки пластмасс. Конструктивное
оформление таких схем предусматри-
222
вает автоматический сбор отходов, их
измельчение и добавление в опреде-
ленной пропорции к исходному сы-
рью.
Если предприятие не перерабаты-
вает отходы, а поставляет их на сто-
рону, их следует сортировать на мес-
тах образования, так как переработ-
ка нерассортированных отходов у
потребителя связана со значительно
более высокими затратами на сорти-
ровку и дополнительную очистку от-
ходов от загрязнений. Для упрощения
сбора и сортировки отходов возмож-
но изготовление некоторых изделий
из смесей отходов различных пласт-
масс.
Идентификация пластмасс имеет
важное значение. Среди проблем, воз-
никающих при утилизации пласт-
масс, главная — определение приро-
ды материала, т.е. его идентификация.
Если отсутствует специальное обору-
дование для проведения химическо-
го, физико-химического и других
видов специального анализа, то мож-
но воспользоваться простыми, но
достаточно точными способами вден-
тификации, с помощью метода ис-
ключения или сравнения с точно из-
вестными образцами или путем ана-
лиза сведений о возможности приме-
нения тех или иных видов пластмасс
для определенных целей.
Переработка пластмассовых отхо-
дов по заводской технологии — наи-
более оптимальный метод их исполь-
зования. При всем разнообразии спо-
собов переработки общая схема про-
цесса и применяемого при этом обо-
рудования может быть представлена
следующим образом (рис. 3.28).
Первая стадия обычно включает
сортировку отходов по внешнему
виду, отделение непластмассовых
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
компонентов, таких как ветошь, ос-
татки бумажной или деревянной
тары, металлических предметов и т.д.
Вторая стадия — одна из наиболее
ответственных в процессе. В результа-
те одно- или двустадийного измель-
чения материал приобретает разме-
ры, достаточные для того, чтобы
можно было осуществлять его даль-
нейшую переработку.
На третьем этапе дробленый ма-
териал подвергают отмывке от за-
грязнений органического и неоргани-
ческого характера различными ра-
створами, моющими средствами и
водой, а также отделяют его от не-
металлических примесей.
Четвертая стадия зависит от выб-
ранного способа разделения отходов
по видам пластмасс. В случае, если
предпочтение отдается мокрому спо-
собу, сначала производят разделение
отходов, а затем их сушку. При ис-
пользовании сухих способов вначале
дробленые отходы сушат, а затем
классифицируют.
Пятая и шестая стадии состоят в
том, что высушенные дробленые от-
ходы смешивают при необходимости
со стабилизаторами, красителями,
наполнителями и другими ингреди-
ентами и гранулируют. Часто на этой
же стадии отходы смешивают с то-
варным продуктом. Седьмой, заклю-
чительной стадией процесса являет-
ся переработка гранулянта в изделия.
Эта стадия практически мало чем от-
личается от процессов переработки
товарного продукта с точки зрения
применяемого оборудования, но ча-
сто требует специфического подхода
к выбору режимов переработки.
Рис. 3.28. Схема регенерации пластмассовых отходов'
1 — конвейер, 2 — дробилка; 3 — воздушный классификатор; 4 — магнитный сепаратор; 5 —
промыватель; 6 — конвейер; 7 — центробежные сушилки; 8 — мельница; 9 — экструдер; 10 —
таблетирующее устройство; 11 — бункер для таблеток
Полная реализация описанной
схемы на практике является дорого-
стоящим и трудоемким процессом,
поэтому внедрение ее довольно ог-
раничено. Тем не менее известны ус-
тановки, рабртающис по данной схе-
ме в г. Фунабаси (Япония) мощнос-
тью 1000 т/год и в Англии — мощно-
стью 2000 т/год. На установке в г. Фу-
набаси (рис. 3.28) пластмассовые от-
ходы, содержащие до 10 % каучука,
металла, стекла и пр., конвейером I
223
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
подают в дробилку 2. Измельченные
отходы промывают и пневматическим
транспортером направляют в воздуш-
ный классификатор 3, где отделяет-
ся около 3 % тяжелых отходов. Далее
отходы дополнительно измельчают в
дробилке второй ступени и пропус-
кают через магнитный сепаратор для
удаления оставшихся металлов. Затем
измельченные отходы еще раз про-
мывают водой и детергентами и су-
шат в центробежной сушилке 7. Вы-
сушенные отходы перемалывают в
турбинной мельнице 8 для предот-
вращения комкования и подают в эк-
струдер 9, где с помощью таблети-
рующего устройства 70 материал пре-
вращается в таблетки.
На установках такого типа пере-
рабатывают, в основном, отходы по-
требления. Что же касается производ-
ственных отходов, то схема процесса
их переработки нередко упрощается
за счет исключения ряда стадий (осо-
бенно 3, 4, 5) и часто сводится к
следующей: 1, 2, ... 6, 7. На рис. 3.29
показана схема линии переработки
отходов полиэтиленовой пленки.
Рис. 3.29. Линия для переработки отходов полиэтиленовой пленки:
1 — гранулятор, 2 — ванна охлаждения, 3 — гранулирующая головка, 4 — конусно-шнековый
экструдер, 5 — дозирующий питатель, 6 — пневмотранспортер, 7 — измельчитель; 8, 9 — шкафы
управления; 10 — пульт управления
Если удается добиться достаточ-
но высокой степени очистки и выде-
ления индивидуальных отходов из
смесей, а также если отходы предва-
рительно рассортированы по видам
пластмасс, их переработка во многом
сходна с переработкой первичных
пластмасс. Одним из существенных
моментов при этом является способ-
ность полимеров сохранять или из-
1224
менять свойства в процессе много-
кратной переработки, поскольку от
этого во многом зависит целесообраз-
ность самой переработки отходов.
Изучение влияния кратности перера-
ботки большинства полимеров на их
физико-механические свойства пока-
зало, что изменение последних свя-
зано, как правило, со снижением
молекулярной массы пластмасс, раз-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ветвленностью их структуры и рядом
других показателей. Снижение моле-
кулярной массы пластмасс при мно-
гократной переработке приводит к
определенным изменениям их проч-
ностных показателей, хотя в каче-
ственном отношении они невелики.
Обычно содержание отходов в
смеси с товарным продуктом не дол-
жно превышать 20 %, так как в про-
тивном случае резко ухудшается гля-
нец изделий, получаемых при пере-
работке гранулянта, появляется ше-
роховатость на их поверхности. Гра-
нулянт наиболее распространенного
полимера — полиэтилена, как пра-
вило, перерабатывают в пленку, ко-
торая используется в сельском хозяй-
стве для неответственных целей, или
идет на изготовление мешков для
мусора. Пленку получают на обычной
установке для выпуска рукавной
пленки, отбирая гранулы с ПТР 1,3—
2 г / 10 мин.
3.4.1. Особенности переработки
отходов термопластов
Переработка отходов полиолефинов.
Полиолефины — самый распростра-
ненный вид термопластов, которые
находят широкое применение в раз-
личных отраслях промышленности,
на транспорте и в сельском хозяйстве.
К ним относятся полиэтилен высо-
кой и низкой плотности, полипро-
пилен. Наиболее эффективным спо-
собом утилизации отходов полиоле-
финов является их повторная пере-
работка. Ресурсы вторичных полиоле-
финов велики: только отходы потреб-
ления полиэтилена низкой плотнос-
ти в 1995 г. достигли 2 млн. т.
Способы переработки отходов
полиолефинов зависят от марки по-
лимера и их происхождения. Наибо-
лее просто перерабатываются техно-
логические отходы, т.е. отходы про-
изводства, которые не подвергались
интенсивному свето-тепловому воз-
действию в процессе эксплуатации. Не
требуют сложных методов подготов-
ки и отходы потребления из полиэти-
лена высокой плотности и полипро-
пилена, так как, с одной стороны,
изделия, изготавливаемые из этих
полимеров, не претерпевают значи-
тельных воздействий вследствие сво-
ей конструкции и назначения (тол-
стостенные детали, тара, фурнитура
и т.д.), а с другой стороны, исход-
ные полимеры более устойчивы к
воздействию атмосферных факторов,
чем полиэтилен низкой плотности.
Такие отходы перед повторным ис-
пользованием нуждаются только в
измельчении и гранулировании.
К основным особенностям поли-
этиленовых отходов потребления от-
носятся низкая насыпная плотность,
пониженные прочностные свойства и
высокая вязкость расплава. Измене-
ние физико-механических свойств
вторичного полиэтилена, полученно-
го из отходов потребления, является
следствием термоокислительного и
механохимического воздействия на
полимер в процессе переработки и
особенно при эксплуатации. Наиболь-
шее изменение свойств происходит
именно вследствие протекания фото-
химических процессов.
Вторичный полиэтилен низкой
плотности, полученный из отрабо-
танной сельскохозяйственной плен-
ки, сильно отличается от первично-
го материала. В табл. 3.5 приведены
свойства исходного полиэтилена и
этого же материала после повторной
переработки и после трехмесячной
эксплуатации пленочного материала
225
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
из него в районе с субтропическим
климатом.
Для вторичного полиэтилена низ-
кой плотности, полученного из от-
ходов потребления, характерна низ-
кая текучесть расплава при малых
напряжениях сдвига. Однако ее мож-
но регулировать, изменяя температу-
ру и напряжение сдвига.
Снижение текучести расплава
может служить критерием для ориен-
тировочной оценки свойств отходов
и их пригодности для повторного ис-
пользования совместно с исходным
материалом.
Для улучшения свойств вторичного
полиолефина в композицию на его ос-
нове добавляют минеральные и орга-
нические наполнители, ПАВ и другие
добавки. Так, введение наполнителя в
количестве до 30 % (объемн.) позволя-
ет получать из вторичного полиэтилена
напорные трубы, упаковочные пленки,
многооборотную тару и другую продук-
цию. В качестве наполнителя могут быть
использованы дисперсные частицы лю-
бой природы, в том числе из отходов
других материалов, например древес-
ная мука, резиновая крошка или из-
мельченные отходы реактопластов.
Подготовка отходов полиолефи-
нов к повторному использованию
включает следующие операции: сор-
тировку; идентификацию (для сме-
шанных отходов), измельчение, раз-
деление смешанных отходов, мойку,
сушку, агломерацию, грануляцию.
Первичная сортировка заключает-
ся в разделении отходов по цвету,
габариту, форме и при возможности
— по видам пластмасс. Она проводит-
ся вручную на сортировочных столах.
Идентификация видов пластмасс
необходима для отделения друг от друга
отходов изделий, изготовленных из
различных полимеров, поскольку их
смешивание приводит не только к
ухудшению внешнего вида будущих
изделий, но и очень часто к сниже-
нию технологических свойств смеси и
физико-механических свойств изделий.
Мойка осуществляется с целью
очистки отходов от загрязнений с
помощью специальных моющих аг-
регатов, состоящих из ленточного
транспортера, бункера, транспорти-
рующего шнека и моющей камеры.
Для мойки используют воду и синте-
тические моющие средства.
Вымытые отходы подвергают суш-
ке для удаления остатков воды. Для
этого применяют сушилки различных
конструкций: полочные, ленточные,
с «кипящим» слоем, вихревые и т.д.
Таблица 3.5
Изменение свойств полиэтилена низкой плотности
при повторной переработке и при старении
Показатели Полиэтилен
исходный вторичный вторичный после эксплуатации
Содержание низкомолекулярной фракции, % од 6,2 6,2
Содержание геля, % 0 20,0 20,0
Прочность при растяжении, МПа 15,5 10,0 11,4 . _
Относительное удлинение, % 490,0 125,0 17,0
Стойкость к растрескиванию, ч 8,0 1,0 —
Светостойкость, сут 90,0 50,0 —
226
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Влияние многократной переработки методом литья
под давлением на свойства полипропилена
Таблица 3.6
Показатели Кратность переработки
1 2 3 4 5
Прочность при статическом изгибе, МПа 42.3 37,2 30,8 32,9 34.2
Удельная ударная вязкость, кДж/м2 1300 1250 1100 1050 990
Прочность при растяжении, МПа 35,6 34,1 35,2 34,6 33,5
Относительное удлинение, % 52 55 59 61 98
Заключительной стадией подго-
товки отходов полиэтилена к повтор-
ной переработке в изделия является
агломерация измельченных отходов и
их грануляция.
Особенно важна стадия агломера-
ции для отходов с низкой насыпной
плотностью (например, пленочных
материалов из полиэтилена низкой
плотности). В процессе агломерации
происходит усреднение отходов и их
уплотнение, что облегчает их даль-
нейшую переработку.
Многократная переработка дру-
гого полимера из класса полиолефи-
нов — полипропилена приводит
обычно к увеличению показателя те-
кучести расплава (ПТР), хотя при
этом прочностные характеристики
материала не претерпевают значи-
тельных изменений. Поэтому отходы,
образующиеся при изготовлении де-
талей из полипропилена, а также
сами детали по окончании срока эк-
сплуатации могут быть повторно ис-
пользованы в смеси с исходным ма-
териалом для получения новых дета-
лей. В табл. 3.6 приведено изменение
свойств полипропилена в процессе
многократной переработки.
Рассмотренные технологические
операции по подготовке к повторно-
му использованию отходов полимер-
ных материалов могут быть реализо-
ваны на непрерывной линии, кото-
рая включает в себя все необходимые
агрегаты для их выполнения.
Так, линия немецкой фирмы
«Райфенхаузер» для гранулирования
загрязненной полиэтиленовой плен-
ки включает: ножевой измельчитель;
ванну для мойки; вихревой водоот-
делитель; фильтр; червячный пресс;
ванну с охлаждающей водой; грану-
лятор; транспортирующие устройства;
вспомогательное оборудование.
Процесс получения гранул па этой
линии состоит из следующих стадий:
измельчения, смешения, усреднения,
отмывки, сушки, уплотнения, плас-
тикации, фильтрации расплава, фор-
мования жгутов, охлаждения жгутов,
гранулирования, контроля качества
гранулята и его затаривания.
Производительность такой линии
составляет 300 кг/ч, установленная
мощность 326 кВт, расход охлажда-
ющей воды 2,5 м3/т, расход воды для
отмывки пленки 5,5 м3/т, размеры
гранул 4x4 мм.
Отечественная линия ЛПВ-2000
(рис. 3.30), выпускаемая на заводе «Куз-
полимермаш», предназначена для ком-
плексной подготовки к переработке
кусковых и пленочных отходов поли-
этилена. Производительность линии
составляет 2000 т/год. Измельчение от-
ходов производится в роторных измель-
чителях (ИПР-300 — для кусковых от-
ходов, ИРНП-300-600 — для пленоч-
227
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
ных отходов). Измельченные отходы в
виде пульпы попадают в шнековый
промыватель, откуда поступают в от-
жимное устройство и далее в вихре-
вую сушилку, а затем в шнековый эк-
струдер на грануляцию. Размер гранул,
получаемых на этой линии, 2—5 мм.
Переработка отходов поливинил-
хлорида. Поливинилхлорид и его со-
полимеры широко применяют в про-
изводстве покрытий для полов, стен,
мебели, обивочных и галантерейных
искусственных кож, пленок, клеен-
ки, обуви, литьевых изделий и т.д.
Значительные количества отходов
этого полимера образуются как при
изготовлении этих материалов, так и
при их использовании в промышлен-
ности, в частности при раскрое ру-
лонных материалов.
Можно выделить три основных
направления в использовании отхо-
дов ПВХ:
— переработка отходов в линоле-
ум, искусственные кожи и пленоч-
ные материалы;
— химическое восстановление
ПВХ композиций с регенерировани-
ем, как правило, пластификаторов
и ПВХ порошка;
— использование отходов в раз-
личных полимерных композициях.
Поскольку ПВХ широко приме-
няют при изготовлении рулонных
материалов на текстильной основе,
ниже мы рассмотрим особенности
переработки отходов именно таких
текстильно-полимерных материалов,
которые образуются в значительных
количествах и при изготовлении, и
при их применении.
Только на автомобильных заводах
России при вырубке деталей обивки
и облицовки салонов автомобилей
ежегодно образуются сотни тонн от-
ходов искусственных кож и пленоч-
ных материалов на основе ПВХ. Та-
кие отходы могут быть использованы
для получения вторичных материаль-
ных ресурсов и для последующего
изготовления из них линолеума, упа-
ковочных пленочных материалов и
другой продукции.
При сборе отходов нельзя допус-
кать смешивания обрезков искусст-
венной кожи различных цветов. В об-
щем виде схема регенерации отходов
искусственной кожи и пленочных
материалов представлена па рис. 3.31.
По такой схеме можно изготавливать
различные покрытия для полов (ли-
нолеум, линолеумную плитку), ис-
кусственные кожи технического на-
значения и другие материалы.
Рис. 3.30. Схема производства вторичной полиэтиленовой пленки:
1 — узел сортировки отходов; 2 — дробилка; 3 — моечная машина; 4 — центрифуга; 5 —
сушилка; 6 — питатель; 7 — экструзионные прессы; 8 — гранулятор; 9 — смеситель; 10 —
пленочный агрегат
228
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Компоненты смеси
Текстильная основа
Рис. 3.31. Схема регенерации отходов искусственной кожи и пленочных материалов
Отходы искусственных кож сна-
чала поступают на измельчение в дро-
билку. Из дробилки получившаяся
крошка выталкивается в накопитель-
ную емкость.
При переработке отходов сильно
загрязненных ПВХ пленок важным
процессом подготовки является их
очистка и промывка, которые осуще-
ствляются в промывочном устрой-
стве, включающем мешалку с верти-
кальными лопастями. Мешалка рас-
положена таким образом, что весь
внутренний объем промывочного ус-
тройства делится на две зоны: зону
турбулентного потока, который об-
разуется ниже лопастей мешалки, и
зону ламинарного потока над ними.
Через дозирующее устройство
крошка непрерывно поступает в про-
мывочное устройство сначала в тур-
булентную зону, а затем в зону ла-
минарного потока. Отходы всплыва-
ют на поверхность промывного ра-
створа, плотность которого больше
плотности крошки, и отбираются с
помощью специального подъемного
устройства.
Улавливающие воронки, располо-
женные в днище промывочного уст-
ройства ниже зоны турбулентности,
создаваемой мешалкой, собирают
включения, отделенные от крошки,
и выводят их через трубопровод.
Крошка, поднятая вертикальным
транспортером, разгружается на же-
лоб, по которому она стекает во вход-
ное отверстие, питающее воздуходув-
ку, и из нее выдувается на вихревое
сито. Подсушенная крошка падает
вниз и захватывается поперечным
потоком подогретого воздуха, созда-
ваемым подъемной воздуходувкой.
Высушенная крошка по трубопрово-
ду через циклоны направляется на
гомогенизацию на рифайнер-вальцы.
Время обработки на вальцах состав-
ляет 1—5 мин, что вполне достаточно
229
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
для разрушения текстильной основы и
гомогенизации смеси. Полученная го-
могенная смесь поступает на экстру-
дер-гранулятор, а оттуда в виде гра-
нул подается в накопительный бункер.
Технологические отходы произ-
водства пленочных материалов и ис-
кусственных кож не нуждаются в
промывке, сушке и ряде других про-
межуточных операций.
Оборудование, применяемое на
различных операциях переработки
технологических отходов искусствен-
ных кож, приведено ниже:
Дробление Дробильные вальцы Др-8ОО: длина рабочей части валков 800 мм производительность за 1 цикл 50 кг мощность двигателя 75 кВт загрузка — не более 20 кг масса вальцов 15660 кг продолжительность обработки — не менее 25 мин габариты 3,72x2,89x1,18 м
Гомогенизация Интенсивный смеситель: объем 100 л масса 29,4 т время смешения 5—7 мин температура в смесителе 120—130 °C
Листованис Вальцы СМ-1530: габариты 4,63x2,93x2,05 м диаметр валков 550 мм длина рабочей части валков 1530 мм фрикция 1 : 1,17 мощность двигателя 75 кВт частота вращения двигателя 985 мин-1 температура валков, °C: переднего 90—100 заднего 100—110 зазор между валками 4,5 мм загрузка 60—70 кг время разогрева 10 мин
Рафинирование Рифайнер-вал ьцы-800: габарит 3,715x2,893x1,880 м мощность двигателя 75 кВт частота вращения двигателя 980 мин"1 производительность 50—60 кг/ч температура валков, °C: переднего 90—100 заднего 100—110 фрикция 1 :2,5 частота вращения, мин"1: переднего вала 13,5 заднего вала 27,0 зазор между валками 0,1—0,2 мм количество пропусков 1—2 загрузка — не более 20 кг
230
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Наиболее целесообразно при ис-
пользовании отходов искусственных
кож предварительно отделять пленоч-
ное полимерное покрытие от тек-
стильной основы. Такие способы су-
ществуют, но, как правило, в связи
с большой трудоемкостью применя-
ются редко. Один из способов состо-
ит в пропитке отходов искусственных
кож водой, что позволяет снизить
прочность связи пленочного покры-
тия с текстильной основой, после
чего их измельчают. При измельчении
обработанных водой отходов проис-
ходит отделение пленки от основы.
Затем смесь разделяют, частицы пле-
ночного покрытия сначала обрабаты-
вают 20 %-ным раствором серной
кислоты для удаления остатков воло-
кон основы, а затем — щелочным ра-
створом для нейтрализации кислоты
и сушат. В результате получают прак-
тически исходную поливинилхлорид-
ную композицию, которая пригодна
для изготовления лицевого слоя ис-
кусственной кожи.
Обычно рулонные материалы с
использованием отходов искусст-
венной кожи изготавливают много-
слойными: лицевой слой делают из
композиции, содержащей только
первичное сырье, а нижний слой —
из 30 % первичного сырья и 70 % от-
ходов. Содержание отходов в ниж-
нем слое зависит от количества тек-
стильных волокон в них. Если отхо-
ды изготовлены из материалов, не
содержащих текстильной основы
(пленок, листовых материалов, без-
основного линолеума), то в этом
случае их содержание в нижнем слое
может достигать 95—100 %. При пе-
реработке отходов ПВХ необходи-
мо помнить о его недостаточной тер-
мостабильности. Поэтому в состав
полимерной композиции дополни-
тельно вводят стабилизаторы, а так-
же пластификаторы, которые позво-
лят избежать механодеструкционных
процессов.
Установлено, что при использо-
вании соответствующих стабилизато-
ров возможна 6-кратная повторная
переработка отходов ПВХ практичес-
ки без изменения его физико-меха-
нических свойств.
Искусственная кожа, изготовлен-
ная с применением в нижнем слое
полимерного покрытия отходов, по
свойствам практически не отличает-
ся от исходного материала.
Свойства искусственной кожи на
тканевой основе с монолитным по-
крытием приведены ниже:
Показатель С использованием отходов Без отходов
Масса 1 м*, кг 0,70 0,71
Разрывная нагрузка полоски 50x100 мм, Н 820 830
Относительное удлинение при разрыве, % 28 30
Сопротивление раздиру, Н 32 31
Жесткость, Н 0,28 0,26
Хорошими свойствами обладает
трехслойный линолеум, изготовлен-
ный с применением гранулята, по-
лученного из отходов искусственной
кожи. Содержание регенерированной
ПВХ-смеси в таком линолеуме со-
ставляет 76—85 %, волокна 24—15 %.
Нижний слой линолеума изготавли-
вается полностью из вторичного ма-
териала, средний слой содержит 75 %
отходов, а тонкий лицевой слой из-
готавливают из первичного сырья.
231
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Рис. 3.32. Схема процесса производства трехслойного линолеума с применением от-
ходов искусственной кожи
Технологический процесс изго-
товления линолеума из отходов ис-
кусственной кожи осуществляется по
схеме, приведенной на рис. 3.32, на
оборудовании, обычно используемом
в производстве линолеума и искусст-
венной кожи.
При химическом восстановлении
отходов ПВХ материалов с последу-
ющим разделением на полимер и пла-
стификаторы можно утилизировать
любой тип отходов, в том числе раз-
232
личные пленки, листовые материалы,
обивочные, галантерейные, обувные
и другие искусственные кожи.
Способ включает следующие ста-
дии:
— измельчение отходов, обработ-
ку их в полярном растворителе в те-
чение времени, достаточного для
полного растворения полимера;
— фильтрация полученной смеси
и отделение фильтрата, содержаще-
го полимер, от твердого осадка, со-
Часть УШ. Технологические решения по утилизации твердых отходов
держащего нерастворимые компонен-
ты отходов;
— осаждение полимера из раство-
ра добавлением воды, насыщенного
углеводорода, имеющего более низ-
кую температуру кипения, чем ис-
пользованный растворитель, или сме-
си указанного углеводорода и алифа-
тического спирта;
— восстановление осажденного
полимера или сополимера.
Схема химической переработки
отходов искусственных кож с ПВХ
покрытием представлена на рис. 3.33.
Рис. 3.33. Схема химической переработки отходов искусственных кож с ПВХ покрытием
Разрезанные отходы измельчают
на мелкие кусочки размером около
3 мм. Затем 40 массовых частей отхо-
дов обрабатывают в 100 массовых ча-
стях растворителя или смеси раство-
рителей при температуре 50 °C. При-
меняемые растворители должны в
неограниченном объеме смешивать-
ся с водой. Для этого могут быть ис-
пользованы: формамид, димстилфор-
мамид, ацетамид, гексаметилтриамид
фосфора, диметилсульфоксид.
Полученный раствор фильтрует-
ся. Осадок на фильтре, содержащий
кусочки текстильной основы и напол-
нители полимерной композиции,
высушивается и сепарируется.
Фильтрат, содержащий раство-
ренные ингредиенты, при быстром
перемешивании обрабатывается во-
дой. Осажденные водой ингредиенты,
в том числе ПВХ, проходят обжим-
ные валки, обработка на которых
повторяется несколько раз, после
чего получают продукт, содержащий
95 % твердых веществ и 5 % воды и
растворителя. Его сушат под вакуумом
при температуре 50 °C и получают
233
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
ПВХ композицию, включающую пер-
воначальные ингредиенты и сохра-
нившую свойства исходного матери-
ала. Все промывные воды очищают в
единой емкости, а полярный раство-
ритель дистилляцией отделяют от воды.
Описанный способ дает возможность
получать ПВХ композицию, близкую
по свойствам к исходной.
При модификации способа вмес-
то воды для осаждения ПВХ исполь-
зуют органические жидкости — нена-
сыщенные углеводороды (например,
гексан, октан, нонан, керосин) или
циклические углеводороды как сами
по себе, так и смешанные с алифати-
ческими спиртами (метиловым, эти-
ловым). При этой обработке отделя-
ются пластификаторы и антиоксидан-
ты. Полученный осадок содержит в
основном ПВХ, термостабилизатор,
смазки и пигменты. Пластификатор,
термостабилизатор и антиоксидант
остаются в растворе. Органическая
жидкость отгоняется на последней ста-
дии путем дистилляции, после кото-
рой остается смесь пластификатора и
растворителя. Смесь разделяют пере-
гонкой. Для экстрагирования пласти-
фикаторов применяют метанол, эта-
нол, циклогексанол, циклопентан,
гексан, гептан, октан, авиационный
бензин, низкокипящий керосин.
Вторичная переработка промыш-
ленных отходов ПВХ материалов ме-
тодами химической регенерации по-
зволяет получить значительную эко-
номию энергии (до 80 %) и ценное
химическое сырье высокого качества.
Возможно использование отходов
ПВХ в смеси с другими термоплас-
тами для получения формованных
изделий с хорошими физико-механи-
ческими показателями и низкой се-
бестоимостью.
234
При совместной переработке от-
ходов ПВХ и ПЭНП для улучшения
технологической совместимости мож-
но использовать сополимер этилена
с винилацетатом, который улучшает
реологические характеристики смеси,
снижает энергозатраты при перера-
ботке и способствует получению эла-
стичного изделия с высокой ударной
прочностью.
В автомобилестроении целесооб-
разно использовать вибропоглощаю-
щие листовые материалы для кузо-
ва, а также различные отделочные
материалы (коврики пола, обивку
багажника и др.), изготовленные из
отходов ПВХ в сочетании с отхода-
ми других термопластичных матери-
алов, например полиэтилена, а так-
же с наполнителями (порошками
металлов, опилками, мелом и др.).
Переработка отходов полиурета-
на. В переработке полиуретановых
(ПУ) отходов можно выделить сле-
дующие основные направления:
переработку, связанную с пред-
варительным растворением и выде-
лением полиола или диизоцианата;
гидролиз полиуретановых отходов,
использование полиуретановых
отходов в качестве наполнителей.
По первой схеме измельченные
отходы эластичного пенополиурета-
на (ППУ) на основе простых поли-
эфиров при температуре 180—200 °C
и непрерывном перемешивании об-
рабатывают низкомолекулярным ра-
створителем до получения гомоген-
ного раствора. Полученный раствор
смешивают с исходным полиэфи-
ром, или изоцианатом, или фор-
полимером. Из полученной смеси
растворитель может быть удален
при повышенной температуре под
вакуумом.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Таблица 3.7
Физико-механические показатели изделий,
изготовленных с использованием отходов ПУ
Показатели Значение показателей при содержании отходов ПУ (массовые части) на 100 массовых частей форполимера
10 15 20
Вязкость раствора при 20 °C, Па-с 9600 9600 9600
Прочность на разрыв, МПа 40,9 37,2 30,3
Относительное удлинение. % 407 445 419
Модуль (300 %), МПа 22,4 17,1 15,0
Сопротивление раздиру, Н мм 96 82 78
Твердость по Шору, усл. сд. 94 93,5 92
Растворы, приготовленные из от-
ходов ПУ, являются дополнительным
сырьем для композиций, использова-
ние которых позволяет получить из-
делия с меньшей стоимостью и обес-
печить экономию дорогостоящего сы-
рья. Содержание отходов в конечном
продукте может достигать 20 %.
В табл. 3.7 приведены физико-ме-
ханические показатели изделий, из-
готовленных с использованием отхо-
дов ПУ.
Гидролизная технология заключа-
лся в обработке отходов ПУ водяным
ларом при давлении 0,05—0,15 МПа
I температуре не ниже 185 °C в при-
сутствии аммиака, способствующего
увеличению скорости процесса. В ре-
зультате гидролиза получают диами-
1Ы и жидкие полимерные продукты.
Измельченные-ПУ отходы в виде
юрошка можно добавлять в термо-
пластичный ПУ, в резиновые смеси
ia основе нитрильных, хлоропрено-
вых и других полярных эластомеров
з качестве усиливающих наполните-
1ей до 50 % (масс.). Например, для
13ГОТОВЛСНИЯ различных упругих де-
алей используют композицию, со-
стоящую из 6—25 % уретанового фор-
полимера, 4—5 % полистирола и 60—
)0 % измельченных отходов ПУ.
Возможно также изготовление
формованных деталей из отходов по-
ристых или непористых полиуретано-
вых эластомеров. Для этого их измель-
чают, пластицируют в экструдере с
одновременным отводом газообраз-
ных продуктов, причем термообра-
ботку ведут с регулированием темпе-
ратуры по зонам: 130—170 °C в пер-
вой зоне и 160—190 °C во второй. Пе-
реработанные таким образом ПУ от-
ходы можно использовать в составе
эластичных термопластичных матери-
алов, которые обладают хорошими
физико-механическими свойствами и
применяются при изготовлении фор-
мованных деталей методом литья под
давлением. Ниже представлены физи-
ко-механические показатели таких
деталей:
Прочность при растяжении, МПа...50
Относительное удлинение, %....300
Плотность, г/см3.............1,15
Твердость по Шору, усл. ед.....60
Переработка отходов полиамида.
Известные способы переработки по-
лиамидных отходов могут быть раз-
делены на две основные группы: фи-
зические и химические.
Физические способы используют
для переработки отходов волокна и
изделий из него.
235
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Из химических способов перера-
ботки полиамидных отходов наибо-
лее часто используют следующие:
— деполимеризацию отходов с це-
лью получения мономеров для пос-
ледующего производства полимеров;
— расплавление отходов с целью
получения гранул полимеров;
— псреосажденис из растворов;
— введение измельченных волокон
в качестве наполнителя в пластмассы;
— модификацию композиций с
целью получения полимерных мате-
риалов с новыми свойствами.
Для переработки технологических
отходов полиамида в промышленно-
сти химических волокон широко при-
меняется способ деполимеризации. К
преимуществам метода относится воз-
можность использования регенериро-
ванного капролактама. Получаемый
капролактам обладает высокими
свойствами и может быть использо-
ван для производства волокон техни-
ческого назначения.
Основным критерием, определя-
ющим возможность практического
использования методов деполимери-
зации, является чистота отходов. Ха-
рактер и степень загрязненности от-
ходов не только определяют метод
переработки отходов, но существен-
но влияют на свойства получаемого
изделия из вторичного материала, а
следовательно, и области примене-
ния вторичного сырья. При сильной
загрязненности отходы приходится
подвергать сложной очистке, что по-
вышает стоимость регенерированно-
го волокна.
Для очистки загрязненных отхо-
дов применяют следующие способы:
сухое удаление пыли, стирку (поли-
мерных текстильных материалов),
мойку в воде или органических ра-
236
створителях, растворение с последу-
ющей фильтрацией раствора и высад-
кой растворенного полимера. При
стирке и мойке используют слабые
(0,5—1 %) растворы моющих веществ.
После очистки, стирки и промыв-
ки отходов вода отжимается на цент-
рифуге и отходы сушатся при 70—
80 °C. Повышение температуры может
привести к оплавлению и агломера-
ции отходов.
Значительным по объему источ-
ником отходов полиамида являются
текстильные материалы, состоящие
из смесей волокон (трикотажные
чулочно-носочные изделия и др.). Та-
кие смешанные отходы можно ис-
пользовать для изготовления тепло-
изоляционных рулонных нетканы?
материалов. Последние широко при-
меняют в качестве основы при про-
изводстве утепленного линолеума, г
также шумопоглощающих материа-
лов для автомобильной промышлен-
ности.
Возможно также растворение по-
лиамида в разбавленной соляной кис-
лоте и высадка его из раствора. Ос-
новными продуктами, получаемым!
из растворенных и осажденных отхо-
дов полиамида, являются клеи раз-
личного назначения, пленкообразу-
ющие композиции и порошкообраз-
ные материалы. •
Порошкообразные материалы н;
основе регенерированного полиами-
да используются для нанесения по-
крытий различного назначения, из-
готовления пленок, листов, а такж<
формованных изделий путем центро
бежного нанесения и спекания. По
лиамидные порошки применяются
для производства специальных тек
стильных материалов (подворотнич
ковой ткани, нетканых материалов)
Часть VIII, Технологические решения по утилизации твердых отходов
в качестве присадок к лакокрасочным
материалам и для других целей.
Вторичный полиамид для литья
под давлением получают путем пере-
плава отходов и гранулирования рас-
плава на экструзионных установках.
Полиамид может повторно пере-
рабатываться до четырех и более раз.
Четырехкратная переработка поли-
амидных отходов практически не из-
меняет его важнейших свойств, в том
числе такого показателя, как диэлек-
трическая проницаемость.
Некоторое снижение физико-ме-
ханических свойств полиамида после
более чем четырехкратной переработ-
ки методом расплавления и литья под
давлением устраняется добавлением
в композицию наполнителей, в час-
тности мелкодисперсного стеклово-
локна. Это становится возможным, так
как в процессе многократной перера-
ботки происходит не только измене-
ние физико-механических свойств, но
вследствие деструктивных процессов
уменьшается вязкость полимера. Стек-
лонаполненный вторичный полиамид
не только не уступает первичному,
но по некоторым показателям (проч-
ностные, фрикционные свойства)
превосходит его.
Области применения стеклона-
полненного вторичного полиамида
определяются его высокой механи-
ческой прочностью, сравнимой с
прочностью легких металлов, что
позволяет использовать его для изго-
товления различных деталей машин,
в том числе вентиляторных колес,
шестерен, шкивов и других деталей,
а также деталей электрооборудования.
Регулирование свойств вторично-
го полиамида возможно также сме-
шением его на стадии расплава с дру-
гими термопластами, например с
полиэтиленом. Такая композиция об-
ладает повышенной износостойкос-
тью, сопротивлением старению, хи-
мической стойкостью и меньшим
водопоглощением по сравнению с
исходным полиамидом.
Переработка полистирольных пла-
стиков. Полистирольные пластики
широко применяются в различных
отраслях промышленности и в быту.
Из листовых полистирольных мате-
риалов производят детали внутренней
облицовки холодильников, различ-
ные крупногабаритные детали, полу-
чаемые термоформованием. Из поли-
стирольных пластиков методом литья
под давлением изготавливают различ-
ные формованные изделия бытового
назначения: детали радиоприемни-
ков, телевизоров и т.п. Вспененный
полистирол используется как упако-
вочный и теплошумоизоляционный
материал. Объем отходов материалов
на основе этого полимера достигает
50 тыс. т в год.
Различают следующие отходы по-
листирола: технологические, сильно
загрязненные амортизованные изде-
лия, отходы пенополистирола и сме-
шанные.
Сильно загрязненные отходы к
использованию в качестве вторичных
материальных ресурсов непригодны
вследствие неоднородности и низко-
го качества. Их можно использовать
для получения жидких продуктов ме-
тодом деструкции, а также в качестве
топлива.
Технологические отходы по фи-
зико-механическим и технологичес-
ким свойствам не отличаются от пер-
вичного сырья. Эти отходы являются
возвратными и используются на ме-
сте образования. Наиболее распрост-
раненным методом переработки тех-
237
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
нологических отходов полистирола
является литье под давлением.
В табл. 3.8 приведены данные об из-
менении свойств полистирола в про-
цессе многократной переработки.
Несмотря на деструктивные про-
цессы, протекающие при многократ-
ной переработке полистирола, о чем
свидетельствует уменьшение молеку-
лярной массы, его основные физи-
ко-механические свойства изменяют-
ся незначительно.
Многократная (до пяти раз) эк-
струзия полистирола приводит к не-
значительному увеличению показа-
теля текучести расплава (ПТР) и не-
большому уменьшению прочностных
свойств. В то же время относитель-
ное удлинение уменьшается почти в
два раза.
Таблица 3.8
Влияние многократной переработки на свойства ударопрочного полистирола
Показатели Кратность переработки
1 2 з • 4 5
Удельная ударная вязкость, кДж/м2 3350 3510 3580 3300 3400
Прочность при растяжении, МПа 35,4 34,2 34,5 33,7 33,7
Относительное удлинение, % 21,1 20,3 12,2 9,6 Н,1
Молекулярная масса xlO'J 193,6 171,8 160,3 149,6 137,7
Текучесть расплава, г/10 мнн 4,44 5,35 5,75 5,86 5,96
Бракованные изделия из полисти-
рола перерабатывают после измель-
чения, как правило, в смеси с пер-
вичным продуктом. Измельчение про-
водится в роторных измельчителях,
а полученная крошка вследствие од-
нородности по гранулометрическому
составу не требует дополнительной
грануляции. Размер крошки зависит
от зазора между ножами измельчите-
ля. Для последующей переработки
литьем под давлением целесообраз-
но использовать крошку размером
около 5 мм, для чего следует исполь-
зовать калибровочную решетку с ди-
аметром отверстий 8 мм и устанав-
ливать зазор между ножами не более
0,1 мм. Получаемую крошку можно
добавлять в первичное сырье в лю-
бых количествах без ухудшения каче-
ства выпускаемой продукции.
Амортизованные изделия из уда-
ропрочного полистирола после из-
мельчения также можно повторно
использовать, добавляя полученную
238
крошку в первичное сырье или сме-
шивая с гранулами полиэтилена. Со-
отношение компонентов (ПС : ПЭ)
следует регулировать с учетом кон-
струкции и назначения будущего из-
делия из этой смеси.
Для повторной переработки блоч-
ного полистирола его необходимо
смешивать с ударопрочным полисти-
ролом в соотношении 70 : 30 или
модифицировать другими способами,
так как этот полимер чрезвычайно
хрупок, а также склонен к деструк-
ции под воздействием механических
нагрузок.
При переработке отходов поли-
стирольной пленки их подвергают
агломерации в роторных агломерато-
рах. Отличительной особенностью
полистирола является его хрупкость
при комнатной температуре и высо-
кая липкость даже при сравнительно
небольшом нагревании. Уже при
80 °C, т.е. еще не расплавившись, ча-
стицы полистирола слипаются меж-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ду собой и налипают на детали обо-
рудования. Образующиеся крупные
агломераты мешают процессу, поэто-
му при переработке полистирольной
пленки необходимо особо тщательно
следить за температурой.
Переработка отходов пенополи-
стирола, который применяется для
упаковки радиоприборов, аудиотех-
ники, посуды, холодильников и дру-
гих целей, требует особого подхода.
Отходы пенополистирола сначала
нагревают в течение 7 мин до 110 °C,
т.е. выше температуры стеклования,
которая составляет 105 °C. Объем вспе-
ненного полимера при этом уменьша-
ется на 40 %. Полученную смесь ваку-
умируют при давлении 1,3 кПа, пос-
ле этого ее объем уменьшается еще
на 30 %. После этого отходы измель-
чают на роторных дробилках и ис-
пользуют для производства слегка
вспененных изделий, так как полно-
стью ликвидировать его ячеистую
структуру даже после описанных опе-
раций не удается.
К полистирольным пластикам от-
носится и такой важный конструк-
ционный материал, как АБС-пластик
(акрилонитрилбутадиенстирол). Он
широко используется в автомобиле-
строении, радиотехнической про-
мышленности и других отраслях. Де-
тали из него изготавливают как ли-
тьем под давлением из гранул, так и
термоформованием из листа. В послед-
нем случае количество образующих-
ся при штамповке отходов достигает
в отдельных случаях 40 %.
Наиболее простым и эффектив-
ным способом утилизации отходов
АБС-пленки также является их дроб-
ление и использование полученной
крошки в качестве добавок к исход-
ному материалу. При содержании в
композиции до 20 % (масс.) вторич-
ного пластика эксплуатационные и
технологические характеристики ма-
териала практически не отличаются
от первичного полимера. Некондици-
онные пленочные материалы можно
также использовать для получения
методом прессования многослойных
вырубных плит с регулируемой по-
слойно твердостью.
Оптимальная температура нагре-
ва экструдера по зонам при перера-
ботке отходов АБС-пластика при его
гранулировании.должна составлять
140 и 190 °C. При температуре выше
200 °C происходит интенсивная тер-
модеструкция АБС-пластика, что
приводит к значительному снижению
его прочностных свойств и ухудше-
нию других характеристик.
3.4.2. Особенности переработки
отходов реактопластов
При изготовлении изделий из ре-
актопластов образуется значительное
количество технологических отходов
(до 20 %). Рассмотренными выше спо-
собами переработать такие отходы
нельзя, поскольку отличие реакто-
пластов от термопластов заключает-
ся в образовании в процессе хими-
ческой реакции трехмерной структу-
ры, препятствующей переходу поли-
мера в расплав при нагревании (или
в раствор при растворении).
Однако реактопласты содержат
небольшое количество несшитого
полимера, что позволяет использовать
измельченные отходы этих материа-
лов в качестве активного наполните-
ля, благодаря чему их можно вводить
в качестве добавок к основному сы-
рью и в другие композиции.
Отходы реактопластов перераба-
тывают только там, где они образу-
239
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
ются. Их собирают, измельчают и
фракционируют.
Вторичное использование термо-
реактивных пластмасс существенно
отличается от технологии переработ-
ки отходов термопластов. Различие
начинается уже на стадии измельче-
ния отходов.
Отходы фенольных пресс-матери-
алов с коротковолокнистыми или
минеральными дисперсными напол-
нителями в виде заусенцев отформо-
ванных изделий, некондиционных
таблеток, бракованных изделий и
стружки измельчают на дробилках
различного типа. Тип измельчающе-
го оборудования в значительной сте-
пени определяет дисперсность полу-
чаемого продукта. Применение виб-
рационных мельниц позволяет полу-
чать частицы размером до 30—80 мкм,
что дает возможность при изготовле-
нии неответственных деталей дово-
дить содержание вторичных матери-
алов в пресс-порошках до 20 %.
Измельченные отходы реактопла-
стов нельзя использовать в качестве
самостоятельного сырья, так как при
изготовлении первичных деталей при
нагревании до 150—200 °C связующие,
входящие в их состав, переходят в
неплавкое и нерастворимое состояние.
Технология переработки отходов
реактопластов, например фенольных
пресс-порошков включает следующие
стадии: подготовку и сортировку сы-
рья; дробление и измельчение некон-
диционных таблеток, заусенцев и
бракованных изделий; смешение пер-
вичных пресс-порошков с 10—20 %
измельченных отходов.
Собранные в цехе заусенцы и брак
в бумажных крафт-мешках или дру-
гой удобной технологической таре
направляются в отделение вторичных
240
пресс-порошков, где они сортируют-
ся для очистки последних от посто-
ронних примесей.
Малогабаритные изделия легко
измельчаются в стандартных молот-
ковых и зубчатых дробилках. Крупно-
габаритные изделия предварительно
дробят в валковых дробилках. После
предварительного дробления отходы
измельчают в вибрационных мельни-
цах, в загрузочном люке которых
вмонтирован сильный магнит для
удаления из измельчаемой массы слу-
чайно попавших туда металлических
предметов. Измельченный материал
классифицируют по крупности на
ситах или других классификаторах,
откуда крупная фракция возвращает-
ся на доизмельчснис, а мелкая по-
ступает в смеситель, где смешивает-
ся в заданных пропорциях с первич-
ным пресс-порошком. Из смесителя
готовая смесь выгружается в бумаж-
ные крафт-мешки и подается на пе-
реработку. В состав оборудования,
используемого для изготовления вто-
ричных фенольных пресс-порошков,
входят: вибромельница с бункером,
вентилятор, циклон и смеситель.
Вторичные фенольные пресс-по-
рошки не могут быть использованы
для получения тех же изделий, кото-
рые изготавливаются из первичных,
вследствие снижения физико-меха-
нических свойств изделий и ухудше-
ния их внешнего вида.
Особую сложность представляют
отходы стеклопластиков, которые
состоят из реактопластов и непрерыв-
ного стеклянного наполнителя в виде
нитей или текстильной основы. Чрез-
вычайно прочный стеклянный напол-
нитель для своего разрушения требу-
ет значительных затрат энергии. К
тому же его частицы обладают высо-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
кой абразивностью, что приводит к
быстрому износу ударных органов
измельчающего оборудования.
Для измельчения отходов стекло-
пластиков используются дезинтегра-
торы специальной конструкции, ос-
новным ударным органом которых
являются пальцы двух роторов, вра-
щающихся навстречу друг другу с
высокой скоростью (более 120 м/с).
За время пребывания в камере дез-
интегратора, которое составляет все-
го 0,25 с, материал разрушается с об-
разованием частиц размером не-
сколько микрон, приобретая совер-
шенно новые физико-химические
свойства. У частиц такого порошка
имеются поверхностные функцио-
нальные группы, делающие его ак-
тивным наполнителем. Кроме того,
резко возрастает их удельная поверх-
ность. Размер частиц органической
части порошка, т.е. самого реакто-
пласта, составляет 3—20 мкм. Они аг-
регируются в конгломераты разме-
ром до 100 мкм, имеющие сфери-
ческую форму. Стеклянные частицы
сильно вытянуты, нитеобразны, от-
ношение длины к диаметру такой
частицы составляет 1,5—2,0.
Стеклопластиковые порошки на-
зывают органоминеральным напол-
нителем (ОМН). Помимо роли напол-
нителя он выполняет также роль мо-
дификатора: благодаря наличию функ-
циональных групп на поверхности
частиц при нагревании наполнитель
участвует в химическом взаимодей-
ствии с полимером. За счет этого ус-
коряется процесс образования трех-
мерной структуры, а полученные
материалы приобретают высокие
физико-механические свойства. Ис-
пользование ОМН в качестве напол-
нителей в композициях на основе
реактопластов снижает время отвер-
ждения в 6—10 раз, повышает теп-
лостойкость до 200 °C.
Используют ОМН и для изготов-
ления полимерных покрытий, в том
числе лакокрасочных. Такие покры-
тия имеют высокие декоративные
свойства, повышенные физико-меха-
нические характеристики и более
высокую эксплуатационную долго-
вечность.
Введение ОМН в клеевые компо-
зиции на основе эпоксидных смол
позволяет повысить прочность при
отрыве в 1,5—2 раза при склеивании
титанового сплава и на 10—15 % при
склеивании стали. Время отверждения
клеевой композиции снижается с 24
до 4 ч. Предельное содержание порош-
ка стеклопластика в клее не должно
превышать 33 %.
Такие отходы можно использовать
и в других отраслях промышленнос-
ти: в металлургии — для осветления
проката, в промышленности строй-
материалов — для производства из-
делий из гипса, в дорожном строи-
тельстве — при изготовлении асфаль-
тобитумных смесей, полимербетона,
для устройства гидроизоляции про-
мышленных сооружений. По сравне-
нию с полимербетоном на основе
минеральных наполнителей полимер-
бетоны на основе отходов стеклоплас-
тиков имеют повышенную деформа-
тивность в холодное время года, а
также ускоренно отверждаются. По-
лимербетонные смеси могут быть
приготовлены в обычных бетономе-
шалках или в специальных смесите-
лях, общий цикл перемешивания не
превышает 15 мин. Время твердения
смеси при температуре воздуха 18—
20 °C и влажности воздуха не более
60 % составляет 2—5 ч. Ниже приве-
241
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
дены свойства полимербетона с со-
держанием 30 массовых частей ОМН
на 100 массовых частей композиции:
Прочность при 20 *С, МПа:
при сжатии..............20—70
при растяжении..........7—25
Водонасыщение, % (объемн.) ....0,3—0,6
Относительное удлинение
при 20 °C, %...............2,5—5,0
Мгновенный модуль упругости
при 20’С, МПа.......... 2000-7000
Для утилизации крупногабарит-
ных изделий из стеклопластиков, а
также органо- и углепластиков раз-
работан способ, заключающийся в
медленном нагреве изделия до 600 вС
со скоростью 2—5 вС в 1 мин без до-
ступа воздуха, в результате чего про-
исходит пиролиз органической час-
ти, разрушение композиционного
материала, отделение металличес-
ких деталей. Получаемые активные
угли могут быть использованы в раз-
личных областях (включая производ-
ство на их основе сорбентов для ме-
дицины).
3.4.3. Деструктивные методы
утилизации полимеров
Пиролиз полимеров. Пиролиз —
это термическое разложение органи-
ческих продуктов в присутствии кис-
лорода или без него с целью полу-
чения низкомолекулярного химичес-
кого сырья. При этом могут образо-
вываться газообразные (пиролизный
газ), жидкие (пиролизное масло)
или твердые (кокс и др.) продукты
пиролиза.
Технология пиролиза разработа-
на непосредственно для коксования
углей в металлургический кокс и для
преобразования углеводородных
фракций при переработке нефти. Со-
вершенствование установок для сжи-
242
гания бытового мусора привело к
возникновению таких методов пиро-
лиза, которые позволяют получать
горючие, безвредные для окружаю-
щей среды газы; значительно умень-
шаются объемы выбросов. Однако
получаемые при этом пиролизные
масла имеют очень сложный состав,
содержат большое количество воды,
термически нестабильны и по этим
причинам не пригодны для исполь-
зования в качестве химического сы-
рья.
Чтобы получать высококачествен-
ные пиролизные масла постоянного
состава, необходимо соблюдать осо-
бые требования к исходному сырью.
Это преимущественно должны быть
отходы с высоким содержанием уг-
леводородов. Для преобразования та-
ких термопластов, как низкомолеку-
лярный полиэтилен или атактический
полипропилен, применяют низко-
температурный жидкофазный пиро-
лиз в непрерывно или периодически
работающих реакторах. В некоторых
случаях в области низких температур
находят применение реакторы с псев-
доожижженным слоем.
Для получения низкомолекуляр-
ного сырья из таких особых видов
отходов полимеров, как смеси тер-
мопластов, кабельная изоляция, ста-
рые шины, применяют высокотем-
пературный пиролиз, при этом боль-
шая производительность достигает-
ся только в случае непрерывных ме-
тодов. Из оценочной матрицы Кол-
лина, Григолета и Бракера (табл. 3.9)
можно видеть преимущества, кото-
рые имеют реакторы с псевдоожи-
женным слоем и вращающиеся ба-
рабанные реакторы. Существует
множество пилотных установок обо-
их типов.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Сравнительная оценка разных типов реакторов
для получения сырья из отходов полимеров
Таблица 3.9
Критерии Тип реактора
горизонтальные камерные печи периодические реакторы печь для коксования паровой крекинг-реактор реакторы с псевдо- ожиженным слоем шахтные печи непрерывные реакторы вращающиеся барабаны печи с выдвижным поддоном
Принципиальная пригодность для твердых и жидких отходов 0 + — — + — — + 4*
Незначительные затраты на предвари- тельную подготовку, например, из-за отсутствия измельчения — 0 — — 4- — — + 4*
Гибкость процесса (регулирование, температура, время воздействия) — — — + 0 + + + +
Возможность использования температур до 750 °C + — + + + — + +
Простота выгрузки твердых веществ 0 — + — + -ь — + 0
Возможность конденсации пиролизных масел + + + + + 4* + 0
Легкость очистки пиролизных газов + 0 + + + + 4- 4- 4-
Возможности дальнейшего совершенствования — — — — + — — + —
Низкотемпературный жидкофаз-
ный пиролиз. Область рабочих темпе-
ратур в этом случае определяется пе-
рерабатываемым продуктом. Напри-
мер, отходы ПВХ и побочные про-
дукты выше 200 °C отщепляют хлоро-
водород, а при дальнейшей термичес-
кой обработке (выше 400 ’С) разла-
гаются на технический углерод и уг-
леводороды. Жидкофазный пиролиз
полистирола при температурах выше
350 °C ведет к образованию стирола с
высоким выходом. Низкомолекуляр-
ный полиэтилен пиролизуется при
400—450 °C, при этом получают али-
фатические богатые олефинами мас-
ла и алифатические воски. Атактичес-
кий полипропилен термически раз-
лагается в области температур от 400
до 500 °C.
Сырье в реактор загружают в рас-
плавленном состоянии или в каче-
стве реакционной среды применяют
полиэтиленовые воски, расплав по-
лиэтилена или полипропилена, вы-
сококипящие дистилляты. Реакторы
с псевдоожиженным слоем продува-
ются воздухом, поэтому в них про-
текают окислительные процессы. В
табл. 3.10 приведен обзор основных
способов низкотемпературного пи-
ролиза.
243
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Таблица 3.10
Основные способы низкотемпературного пиролиза полимеров
Название метода Фирма- разработчик, страна Перерабатываемое сырье Характеристика технологии и оборудования
MWC-Процесс (Mitsui Plastic Waste Thermal Cracking Process) Mitsui Zoscn; Mitsui Petrochemical Ind., Япония Низкомолекулярный полиэтилен, опробован для полистирола и по- липропилена Нспрсрывнодсйствующий подвиж- ный реактор; 400—500 °C; продукт — горючее масло
Ruhrchemic AG, ФРГ Низкомолекулярный полиэтилен Реактор с полиэтиленовым воском в качестве реакционной среды; 400 °C; продукты — низкокипящие масла с высоким содержанием олефинов, воск, технический углерод
JPC-Процссс (Japan Pipe Still Cracking Process) Japan Gasoline Co., Япония Mitsubishi Hcary Ind., Япония Пластмассовые отходы Предварительно рас- плавленный полистирол или полиэтилен, а также дехлорированный поли- винилхлорид при 300 °C Реактор с высококипящим дистилля- том в качестве реакционной среды Двухступенчатый реактор с механи- ческим перемешиванием в зоне кре- кинга; 300 °C, 400—550 °C; про- дукт — газ для городских котельных
JFC—Процесс (Japan Fluid Cracking Process) Japan Gasoline Co., Япония Бутылки из полистиро- ла, опробовано также для других пластмасс и старых шин Реактор с псевдоожиженным слоем; ожиженный слой — песок, поток воздуха; 350—600 °C; продукты — частично окисленные масла
Proccdyne Corp., США Атактический полипро- пилен Реактор с псевдоожиженным слоем; 480 °C; продукты — 95 % тяжелого масла
Kawasaki Heavy Ind., Япония Размолотый поливинил- хлорид, реактопласты Реактор с расплавом полиэтилена или полипропилена в качестве реак- ционной среды; 400 °C; дегидрохло- рирование при 400—500 °C; двух- ступенчатый способ; продукты — углеводороды, горючие масла, тех- нический углерод
Sanyo Electric Co., Япония Полиэтилен, полисти- рол, полипропилен, смеси пластмассовых отходов, содержащие до 30 % ПВХ; опыты со старыми шинами Двухступенчатый способ, обогре- ваемый реактор для отщепления НС1, червячный реактор с обогревом; 400—500 °C; продукты: полиэтилен и полистирол дают 90 % масла, 10 % газа; полистирол — 66 % стирола
Sumitomo Mash. a. Shipbuilding Co., Япония Все пластмассовые отходы Реактор с воздушным пссдоожижен- ным слоем; 600 °C; продукты — горючее масло
244
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Универсальное применение на-
ходит двухступенчатый метод япон-
ской фирмы Sanyo Electric, разра-
ботанный Тсутсуми. Он позволяет
получать высококачественное хими-
ческое сырье. На первой стадии при-
меняют микроволновый реактор-на-
греватель, который работает при
частоте 2,450 МГц. Диэлектрический
разогрев отходов проводят, добав-
ляя твердый NaOH и несколько ка-
пель воды к неполярным полимерам
или опрыскивания поливинилхло-
рид и старые шины водным раство-
ром NaOH. На этой первой стадии
происходит дегидрохлорирование и
образование соляной кислоты. Вто-
рую стадию расщепления проводят
в обогреваемом до 400—500 °C чер-
вячном реакторе.
Высокотемпературный пиролиз
проводят при температурах от 600 до
800 °C. При прямом обогреве и пода-
че воздуха температура пиролиза мо-
жет быть более низкой. При высоких
температурах пиролиза снижается
выход алифатических соединений, а
ароматических значительно возраста-
ет. Для этого необходимо, чтобы от-
ходы были сухими и перерабатыва-
лись в отсутствие кислорода. Поэто-
му целесообразнее проводить обогрев
в реакторе.
В ряде стран разрабатывают ус-
тановки с псевдоожиженным слоем
и барабанные реакторы. В Англии
проводятся эксперименты на шахт-
ной печи. Основное внимание уде-
ляется переработке старых шин. Эко-
номическая эффективность пироли-
за в значительной степени опреде-
ляется использованием его продук-
тов (сейчас во многих случаях это
находится на границе рентабельно-
сти). Пиролизные масла используют-
ся главным образом для отопления.
Разделение масел на компоненты
очень энергоемко, требует матери-
альных затрат.
Пиролиз может осуществляться в
реакторах с псевдоожиженным сло-
ем и во вращающихся барабанных ре-
акторах. На рис. 3.34 приведена тех-
нологическая схема пиролиза поли-
мерных отходов во вращающемся ба-
рабанном реакторе.
Рис. 3.34. Технологическая схема с вращающимся барабаном для полимерных отходов:
1 — загрузочный бункер; 2 — пиролизный реактор; 3 — скруббер; 4 — конденсатор; 5 — мокрый
газоочиститель; 6 — дистиллятор; / — отходы пластмасс и резины; II — металлы, минеральные
смеси; III — тяжелые углеводороды; IV— легкие углеводороды; V— холодная вода; VI — кислые
промывные воды; VII — отработанная щелочь
245
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Реактор имеет длину 7,7 м и ди-
аметр 0,8 м. Длина зоны обогрева
4,75 м. Установка работает при тем-
пературе 700 ± 5 °C в атмосфере азо-
та с небольшим избыточным давле-
нием. Газ охлаждается до 150 °C с по-
мощью впрыска масла. Кислые агрес-
сивные газы проходят через промы-
вочную ванну с водой и едким на-
тром. Выгрузку проводят через водя-
ной затвор. Установка имеет произ-
водительность 200 кг/ч, если отхо-
ды, перечисленные на рисунке, заг-
ружаются приблизительно в равных
долях. Наряду с обычными продук-
тами пиролиза — маслами, газом и
техническим углеродом — получают
также оксид цинка.
Гидролиз, гликолиз, метанолиз.
Поликонденсаты в результате обрати-
мости реакции образования могут сно-
ва разлагаться до исходных веществ.
К поли конденсационным материалам
относятся полиамиды, полиэфиры,
поликарбонаты, поликарбамиды, по-
лиуретаны. Для практического исполь-
зования имеют значение способы рас-
щепления полиэтилентерефталата
(ПЭТФ), полиамидов и вспененных
полиуретанов. Продукты расщепления
используют снова в качестве сырья для
проведения процесса поликонденсации
или как добавки к первичному мате-
риалу. Однако имеющиеся в этих про-
дуктах примеси часто не позволяют по-
лучать высококачественные полимер-
ные изделия, например волокна, но
чистота их достаточна для изготовле-
ния литьевых масс, легкоплавких и ра-
створимых клеев.
Гидролиз является реакцией, об-
ратной поликонденсации. С его помо-
щью при направленном действии воды
по местам соединения компонентов
поликонденсаты разрушаются до ис-
246
ходных соединений. Гидролиз проис-
ходит под действием экстремальных
температур и давлений. Глубина про-
текания реакции зависит от pH среды
и используемых катализаторов.
Этот способ использования отхо-
дов энергетически более выгоден, чем
пиролиз, так как в оборот возвраща-
ются высококачественные химичес-
кие продукты.
По сравнению с гидролизом для
расщепления отходов ПЭТФ более
экономичен другой способ — глико-
лиз. Деструкция происходит при вы-
соких температурах и давлении в при-
сутствии этиленгликоля и с участи-
ем катализаторов до получения чис-
того дигликольтерефталата. По этому
принципу можно также переэтерифи-
цировать карбаматные группы в по-
лиуретане.
В настоящее время все же самым
распространенным методом перера-
ботки отходов ПЭТФ является их рас-
щепление с помощью метанола —
метанолиз. Процесс протекает при
температуре выше 150 °C и давлении
1,5 МПа, ускоряется катализаторами
переэтерификации. Этот метод очень
экономичен. На практике применяют
и комбинацию методов гликолиза и
метанолиза.
Гидролиз. На рис. 3.35 перечисле-
ны продукты гидролиза отходов мяг-
ких пенополиуретанов, которые
представляют собой исходные мате-
риалы для синтеза.
Экономический интерес пред-
ставляют прежде всего непрерывные
способы гидролиза, которые позво-
ляют проводить расщепление пласт-
масс при температурах от 200 до 230 °C
в течение 20—30 мин. При этом при-
близительно с 90 %-м выходом по-
лучаются амины и полностью поли-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Сырье
Исходные продукты
Конечный продукт
Продукты гидролиза
Рис. 3.36. Схема установки для гидролиза
отходов мягких пенополиуретанов
Рис. 3.35. Упрощенное представление реакций структурирования и деструкции мяг-
ких пенополиуретанов
эфир. Решающим преимуществом
метода является возможность немед-
ленного использования для синтеза
продуктов гидролиза благодаря их
высокой чистоте. Фирмой Bayer
(ФРГ) разработан непрерывный спо-
соб, при котором измельченный по-
ристый материал с помощью дози-
рующего шнека подается в двухчер-
вячный экструдер. В первой зоне эк-
струдера пористый материал уплот-
няется, затем из него удаляется по
возможности весь воздух. Уплотнен-
ный пористый материал в твердом
состоянии доуплотнястся в реакци-
онной зоне. Температура цилиндра
может достигать 300 вС. В реакцион-
ную зону под высоким давлением
вводится вода, и материал, хорошо
смешиваясь с нею, быстро превра-
щается в пасту. Полностью гидроли-
зованный материал при температуре
около 200 °C выводится через систему
понижения давления. При этом про-
исходит удаление остатков воды. Про-
должительность процесса гидролиза
составляет от 5 до 30 мин. На рис. 3.36
показана аппаратурная схема для гид-
ролиза отходов полиуретанов, кото-
рая реализована в пилотной установ-
ке производительностью 150 кг/ч (по
оценкам специалистов подобная ус-
тановка экономична при производи-
тельности 200 кг/ч). Затраты на раз-
247
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
деление компонентов невелики, если
отходы достаточно однородны. Разде-
ление продуктов гидролиза пористых
пенополиуретанов, содержащих до-
бавки, например, для снижения го-
рючести, затруднено; уменьшается
выход продуктов. В других случаях ком-
поненты разделяют с помощью дис-
тилляции, осаждения и фильтрова-
ния или методом экстракции.
При другом непрерывном спосо-
бе используют закрытый реактор, в
котором размолотые пористые поли-
уретановые материалы продуваются
ожижающим потоком гидролизующе-
го газа. При температурах от 218 до
400 °C получают газообразные диами-
ны и жидкий продукт гидролиза —
полиэфир, который выводится ниже
псевдоожиженного слоя.
Подобный процесс может осуще-
ствляться в горизонтальном трубча-
том реакторе. Частицы пористого ма-
териала с помощью водяного пара
транспортируются по трубам. Дефлек-
торы снижают скорость движения
материала, и этим гарантируется хо-
роший поток его вместе с паром. Га-
зообразный диамин и жидкий поли-
эфир выгружаются из примыкающей
расширенной разделительной зоны.
При работе по непрерывному методу
применяют перегретый пар, темпе-
ратуру 315 вС и давление 0,1 МПа.
Для гидролиза отходов ПЭТФ
разработан метод, по которому по-
лимер при температуре 180 °C, дав-
лении 0,6—0,8 МПа и концентрации
NaOH 15 % за 6 ч деполимеризуется
до терефталевой кислоты. Выход про-
дукта составляет 93—98 %. Если тем-
пературу повышают до 250 °C, а дав-
ление — до 2 МПа, то процесс за-
вершается уже в течение 1 ч. Реак-
ция ускоряется аминами.
248
Низкомолекулярные продукты из
смесовых синтетических тканей (по-
лиамидных, полиакрилонитрильных
и полиэтилентерефталатных) мож-
но также получать модифицирован-
ным методом гидролиза. Например,
с помощью добавки фталевого ан-
гидрида получают поликислоты, ко-
торые используют для разбавления
полиспиртов при синтезе полиуре-
танов.
Гидролиз полиамида обычно про-
водят в кислой среде. Введения по-
сторонних кислот удается избежать,
если, например, для гидролиза по-
лигексаметилеиадипамида использо-
вать адипиновую кислоту. По методу,
разработанному фирмой Zimmer AG
(ФРГ), полиамид П-6 расщепляется
до капролактама перегретым паром в
присутствии катализаторов.
Гликолиз. Основной принцип гли-
колиза ПЭТФ — воздействие на по-
лимер этиленгликолем при высокой
температуре. Известны периодические
и непрерывные методы. Особенно эф-
фективным оказался вариант, по ко-
торому отходы ПЭТФ смачивают в
этиленгликоле и затем деполимери-
зуют в экструдере при давлении 1,4—
2,1 МПа менее 1 мин до степени по-
лимеризации 20—30. С помощью цент-
рифугирования дигликольтерефталат
отделяют от олигомеров, которые
снова можно использовать для поли-
конденсации. Это еще раз подтверж-
дает, как сложно выделить дигли-
кольтерефталат в чистом виде. Целью
гликолиза является получение лить-
евых масс, легкоплавких клеев и др.
Гликолиз был применен для перера-
ботки бутылок из ПЭТФ.
Интересна возможность этерифи-
кации с малеиновой кислотой или
подобными ненасыщенными дикар-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
боновыми кислотами в ненасыщен-
ные полиэфирные смолы.
Большое практическое значение
имеет гликолиз пенополиуретанов,
разработанный фирмой Upjohn
(США). Преимущество состоит в том,
что расщеплению могут подвергать-
ся жесткие и мягкие пенополиурета-
ны на основе метилендифенилдиизо-
цианата или толуилендиизоцианата.
Ниже показана модельная реакция
монофункционального карбамата с
этиленгликолем:
О
II
RNH—С—OR* + НО—СН2—
О
—СН2—ОН /RNH—С—О—
—СН2—СН2—ОН + R'OH,
где R = изоцианатная цепь; R’ = по-
лиольная цепь.
Тонкоразмолотые пенополиурета-
ны просеивают для удаления посто-
ронних примесей и с помощью за-
грузочного шнека подают в реактор,
где происходит взаимодействие с гли-
колем при температуре 185—210 °C в
атмосфере азота. Так как частицы
пористого материала склонны плавать
на поверхности ванны, их нужно ин-
тенсивно перемешивать. Получающи-
еся полиспирты фильтруют для очи-
стки от мелких посторонних включе-
ний, затем их смешивают с 50 % пер-
вичных полиспиртов и снова исполь-
зуют для получения вспененных по-
лимерных материалов.
Метанолиз. Метанолиз ПЭТФ яв-
ляется распространенным способом
переработки отходов. Его осуществ-
ляют в периодически работающих
автоклавах с перемешиванием сы-
рья в течение длительного времени.
Выход диметилтерефталата достига-
ет 85 %. Очистка диметилтерефталата
(ДМТФ) и получаемого одновре-
менно гликоля проводится в не-
сколько стадий. На рис. 3.37 показа-
на технологическая схема этого про-
цесса.
Для придания хрупкости ПЭТФ,
чтобы можно было перевести его в
порошкообразное состояние, реакцию
проводят при давлении 9 МПа и тем-
пературе 270 °C. Полученный диметил-
терефталат отделяют центрифугирова-
нием, расплавляют и очищают.
Катализатор
Отходы ПЭТФ
Гликоль ДМТФ
Рис. 3.37. Технологическая схема метанолиза отходов ПЭТФ
249
Глава 3 Утилизация твердых отходов химической промышленности
По другому варианту способа в
расплавленный ПЭТФ добавляют го-
рячий метанол, чтобы обеспечить
интенсивное взаимодействие. Если
при предварительной обработке из
материала удаляют текстильные ком-
поненты, то последующие затраты на
очистку уменьшаются.
Сжигание отходов. Одним из наи-
более простых способов ликвидации
пластмассовых отходов является их
сжигание. Разработаны и продолжа-
ют совершенствоваться различные
конструкции печей сжигания: подо-
вых, ротационных, форсуночных, с
кипящим слоем и др. Предваритель-
ное тонкое измельчение и распыле-
ние отходов обеспечивают при дос-
таточно высокой температуре прак-
тически полное их превращение в СО2
и Н2О. Однако сжигание некоторых
видов полимеров сопровождается об-
разованием токсичных газов: хлори-
да водорода, оксидов азота, аммиа-
ка, цианистых соединений и др., что
вызывает необходимость мероприя-
тий по защите атмосферного воздуха.
Кроме того, несмотря на значитель-
ную тепловую энергию сжигания пла-
стмасс, экономическая эффектив-
ность этого процесса является наи-
меньшей по сравнению с другими
процессами утилизации пластмассо-
вых отходов. Тем не менее, сравни-
тельная простота организации сжи-
гания определяет довольно широкое
распространение этого процесса на
практике. Типичная технологическая
схема сжигания отходов с использо-
ванием трубчатой печи представлена
на рис. 3.38.
Отходы из бункера-накопителя
грейферным захватом через загрузоч-
ную воронку и бункер подают во вра-
щающуюся печь. Пуск печи в работу
производят при помощи запального
устройства. Золошлаковые продукты
сжигания из установленной с укло-
ном 2—5° печи поступают в сборник,
где гасятся и далее эвакуируются
транспортером. Печные газы посту-
пают в камеру дожигания, где обез-
В атмосферу
Рис. 3.38. Схема установки термического обезвреживания твердых отходов:
1 — бункер-накопитель; 2 — грейферный захват; 3 — загрузочная воронка, 4 — загрузочный
бункер; 5 — горелка-запальник; 6 — ротационная печь; 7 — сборник шлака; 8 — транспортер;
9 — камера дожигания; 10 — горелка; 11 — устройство для охлаждения; 12 — дымосос;
13 — дымовая труба; 14 — склад шлака
250
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
вреживаются при температуре выше
800 °C в пламени горелки. Дымосо-
сом их затем транспортируют через
охладительные устройства (котел-
утилизатор, водоподогреватель и
т.п.) и выхлопную трубу в атмосфе-
ру. Образующуюся золу (4—6 % от
массы отходов) можно использовать
в качестве наполнителя при произ-
водстве строительных материалов.
Особенностью термопластов являет-
ся то, что при высоких температурах
они плавятся. Это свойство отходов
при сжигании их в печах с колосни-
ками может привести к тому, что рас-
плав попадет сквозь прозоры в под-
колосниковые пространства и затвер-
деет там, создав трудности для эксп-
луатации печи.
Для сжигания плавящихся отхо-
дов термопластов в п/о «Техэнерго-
химпром» разработаны специальные
конструкции печей, одна из которых
показана на рис. 3.39. Твердые отходы
в виде кусков подают на решетку 2.
Часть высокотемпературных продук-
тов полного сгорания, полученных
при барботажном сжигании в ванне
5, направляют над слоем отходов, а
другую часть — под слой. Вследствие
незначительного содержания кисло-
рода в этих продуктах отходы в слое
не горят, а лишь плавятся. Расплав-
ленные отходы в виде капель и струй
попадают навстречу потоку высоко-
температурных продуктов полного
сгорания, подаваемых под слой, и
перегреваются. Расплавленные отхо-
ды собираются под слоем и поступа-
ют на барботажное сжигание. Нахо-
дящиеся под слоем и на барботаж-
ном сжигании расплавленные и пе-
регретые отходы образуют общий уро-
вень расплава. При барботажном сжи-
гании через расплав отходов из пат-
рубка 8 подают первичный окисли-
тель. Происходит горение расплавлен-
ных отходов над слоем в потоке вто-
ричного воздуха с образованием вы-
сокотемпературных продуктов полно-
го сгорания, которые разделяются на
два потока и направляются — один
над слоем твердых отходов, другой —
под слой, пропуская этот поток над
поверхностью расплава. Соотношение
потоков продуктов полного сгорания
регулируется уровнем расплава. При
увеличении количества расплавлен-
ных отходов под слоем уровень рас-
плава поднимается, и площадь сече-
ния для прохода продуктов полного
сгорания уменьшается. В результате
уменьшается количество теплоты, пе-
редаваемой на плавление отходов, и
количество расплава; уровень его под
слоем понижается и соответственно
изменяется соотношение потоков вы-
сокотемпературных продуктов полно-
го сгорания.
Рис. 3.39. Схема специализированной печи
для сжигания плавящихся отходов: ,
I — камера плавления; 2 — решетка; 3 — стен-
ка камеры плавления; 4 — стенка камеры сго-
рания; 5 — барботажная ванна; 6 — камера
сгорания; 7 — подача вторичного воздуха; 8 —
труба для подачи первичного воздуха; 9 — вер-
тикальный канал; 10 — расплав; // — ванна
расплава
251
Глава 3. Утилизация твердых отходов химической промышленности
Захоронение на полигонах. Стой-
кость пластмассовых отходов в при-
родных условиях и трудности органи-
зации сбора отходов потребления
привели к необходимости изыскания
возможностей их самоликвидации
непосредственно в местах депониро-
вания. Исследования, проведенные в
ряде стран, показали, что самоунич-
тожение отходов пластмасс в есте-
ственных условиях возможно под дей-
ствием как отдельных природных
факторов (солнечного света, микро-
организмов, воды и др), так и их
совокупности.
В частности, отдельные виды пла-
стмасс (полиэтилен, полипропилен,
поливинилхлорид) способны к био-
деградации, т.е. могут разлагаться под
действием бактерий, плесени и гриб-
ков, а пластмассы, находящиеся в
земле, способны разрушаться почвен-
ными микроорганизмами, подверг-
шимися мутациям под действием об-
лучения. Таким образом, для ликви-
дации отходов из этих материалов
достаточно их заражения соответству-
ющей культурой бактерий. С целью
интенсификации процесса биодегра-
дации можно использовать введение
в композиции на основе пластичес-
ких масс небольших добавок расти-
тельных крахмалов и соединений
двухвалентного железа, служащих
центрами начала биораспада отходов
(в основном различных упаковочных
материалов).
Для ликвидации отходов потреб-
ления пластмасс можно также ис-
пользовать способность некоторых
видов изделий (упаковки на основе
специальных композиций) к разру-
шению под действием ультрафиоле-
тового излучения солнца (фотодег-
радации). Фотоактивные группы в ко-
личествах, не влияющих на физико-
химические свойства изделий, при-
соединяют к главным цепям поли-
меров во время синтеза. Поглощая
ультрафиолетовые лучи, эти группы
используют их энергию для разруше-
ния полимерных цепей, в результа-
те чего изделия приобретают хруп-
кость и рассыпаются под атмосфер-
ными воздействиями. Наряду с этим
необходимо обеспечить определен-
ный срок службы изделия. Поэтому
вместе с активаторами распада в со-
став пластмасс вводят добавки ста-
билизаторов. При этом необходимый
срок службы (период индукции)
пластмассового изделия определяет-
ся химической природой активато-
ров и стабилизаторов фотодеграда-
ции и их соотношением.
В качестве стабилизаторов и ак-
тиваторов процесса фотодеградации
используют различные органические
соединения, отвечающие жестким
требованиям технологии производ-
ства пластмассовых изделий и их эк-
сплуатации. В пластмассах, содержа-
щих отдельные виды фотоактивато-
ров, реакции деструкции полимеров
продолжаются и после прекращения
их облучения ультрафиолетовым
светом.
Следует заметить, что возможное
использование фотодеградации огра-
ничивается в настоящее время отно-
сительно узкой номенклатурой пласт-
массовых изделий одноразового при-
менения (упаковок) и не ликвиди-
рует необходимости свалок, так как
время разложения таких отходов в
среднем сопоставимо со временем
разложения бумаги и картона. Кроме
того, продукты распада таких отхо-
дов не ликвидируют, а увеличивают
загрязнение окружающей среды.
252
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ГЛАВА 4
УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ
В НЕФТЕПЕРЕРАБОТКЕ И НЕФТЕХИМИИ
В нефтеперерабатывающей и неф-
техимической промышленности об-
разуется большое количество токсич-
ных отходов. В первую очередь к та-
ким отходам относятся кислые гуд-
роны и нефтесодержащие шламы,
отходы производств синтетических
каучуков и резинотехнических изде-
лий. В табл. 4.1 по данным ВНИИР
приведены значения удельных пока-
зателей отходов для различных техно-
логических процессов и производств.
Таблица 4.1
Значения удельных показателей отходов для различных
технологических процессов и производств
№ п/п Технологический процесс или вид производства Наименование образующихся отходов и попутных продуктов Значения удельных показателей
1 2 3 4
Нефтегазовая и нефтеперерабатывающая промышленность
1 Первичная переработка нефти на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) Нефтешламы (от очист- ки сточных вод НПЗ) 10 кг/т перерабаты- ваемой нефти
2 Очистка бензина, керосина, дизельного топлива, попутных сжиженных газов с использованием 5—20 % раствора едкого натра Стоки сернисто- щелочные (с содержа- нием 8—15 % сернисто- го натрия и 5—10 % сульфида натрия) 1 кг/т перерабатываемой нефти
3 Производство сульфонатных присадок (на стадии сульфирования масел) Гудрон кислый 20 кг/т продукции
4 Серно-кислотное алкилирование нзобутана олефинами Отработанная серная кислота 138—236 кг/т продукции
5 Производство этилового спирта методом серно-кислотной гидратации Отработанная серная кислота 1,780 т/т спирта (в пересчете на моногидрат)
6 Производство дитолилметана Отработанная серная кислота 1,710 т/т продукции (в пересчете на моногидрат)
7 Производство метилэтилкетона Отработанная серная кислота 420 кг/т продукции (в пересчете на моногидрат)
253
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
Продолжение табл. 4.1
1 2 3 4
8 Производство некаля Отработанная серная кислота 1,070 т/т продукции (в пересчете на моногидрат)
9 Щелочная очистка пирогаза и выделенной из него этан-этиленовой фракции для про- изводства этилена Стоки сернисто- щелочные 7,3 кг/т этилена (в пересчете на сухое вещество) или 48,8 кг/т этилена (в пересчете на 15 % раствор)
10 Производство этилена Стоки сернисто- щелочные 17,5 кг/т этилена (в пересчете на 100 % содержания солей)
Производство синтетического каучука
1 Производство исходного сырья для выра- ботки каучука на предприятиях нефтепере- рабатывающей и нефтехимической про- мышленности. этилбензола методом алкилирования этилена стирола бутадиена и изопрена Смола полиалкилбен- зольная Шлам I идроокиси алю- миния или 25 % раствор хлористого алюминия (отработанный катали- затор) Кубовые остатки рек- тификации стирола Шлам (отработанный катализатор ИМ-2201) Кубовые остатки произ- водства изопрена Фракция пипсриленовая при ректификации изо- прсна-сырца в отделе- нии очистки Смолы (легкие и тяже- лые) регенерации отра- ботанного растворителя 50—75 кг/т этилбен- зола 8 кг/т этилбензола (в пересчете на 100 % вещества) 25 кг/т стирола 30 кг/т продукции 27 кг/т изопрена 125 кг/т изопрена 17 кг/т продукции
2 Производство бутадиен-стирольного каучука Отходы каучука (крош- ки, куски и т.п.) 2,4 кг/т продукции
3 Производство бутадисн-нитри.чьного каучука Отходы каучука (крош- ки, куски и т п ) 7,0 кг/т продукции
4 Производство изопренового каучука Отходы каучука (крош- ки, куски и т.п ) 6,6 кг/т продукции
5 Производство бутилкаучука Отходы каучука (крош- ки, куски и т.п.) 39,7 кг/т продукции
6 Производство товарных латексов Отходы каучуковые 11,3 кг/т продукции
Промышленность основного органического синтеза
I Производство бутиловых спиртов Кубовые остатки «Головка» бутиловых спиртов (прозрачная жидкость с содержани- ем до 60 % изобутило- вого спирта) 114—118 кг/т бутанола 25—46 кг/т бутанола
254
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 4.1
1 2 3 4
2 Производство фенола Смола фенольная (кубовый остаток) Фракция альфамстил- стирольная Сточные воды (фенол — 6 %) 130—150 кг/т фенола 88—90 кг/т фенола 180—300 кг/т получаемого фенола
3 Производство синтетических, жирных кислот (СЖК) Кислые стоки (суммарный выход) Сульфатные стоки (8—12 % водный рас- твор сульфата натрия) 2,5 т/т перерабатывае- мого парафина (при 6—8 % концентрации в стоках низкомолеку- лярных кислот) или 5 т/т кислот фракции СЮ—С20 (120 кг/т кислот в пересчете на 100 % низкомолеку- лярных кислот) 8—9 куб. м/т кислот фракции СЮ—С20 или (в пересчете на 100 % содержания Na2SO4)
4 Производство тетраэтилсвинца Шлам свинецсодержа- щий (до 70 %) 3,117 т/т продукции
5 Производство метилфснилдихлорсилана (МФДХС) Отходы МФДХС (про- межуточные фракции) Отходы МФДХС (го- ловные фракции) Дитолилмстан (отрабо- танная жидкость) 0,173 т/т продукции 0,388 т/т продукции 0,070 т/т продукции
6 Производство этилхлорсиланов, в т.ч. ЭДХС,ЭТХС,ДЭДХС Отходы этилхлорсила- нов (головные фракции) Кубовые остатки Кремнемедный сплав (отработанный) Шлам 0,031 т/т продукции 0,062—0,123 т/т продукции 0,137 т/т продукции 0,040 т/т продукции
7 Производство мстилхлорсиланов, в т.ч. ДМДХС, МТХС, МДХС, ТМХС Отходы метилхлорси- ланов (головные фрак- ции) Кремнемедный сплав (отработанный) Кубовые остатки Пек (после осветления кубовых остатков) Шлам 0,013 т/т продукции 0,112 т/т продукции 0,060 т/т продукции 0,020 т/т продукции 0,040 т/т продукции
8 Производство фенилтрихлорсилана Бензол (80 %) Кремний четыреххло- ристый (отработанный) Кубовые остатки 0,260 т/т продукции 1,320 т/т продукции 0,200—0,250 т/т продукции
9 Производство этияаминов Амины высококипящис 0,210 т/т продукции
255
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
Продолжение табл. 4
I 2 3 4
Ю Производство фснилхлосилана Шлам 0,040 т/т продукции
11 Производство алкилэтаполаминов методом синтеза пергидрата мочевины Кубовые остатки 0,209 т/т продукции
12 Производство алкилэтаполаминов методом взаимодействия димстиламина с окисью этилена Кубовые остатки 0,129 т/т продукции
13 Производство хлорэфа-40 Кубовые остатки 0,913 т/т продукции
14 Производство лстексов СВХ-1, СВХ-11 Корки сополимеров Кубовые остатки 0,034 т/т продукции 0,496 тыс. куб. м/т продукции
15 Производство сополимеров А-15, А-15-0 Корки сополимеров 0,290 т/т продукции
16 Производство крсмнийорганических лаков и жидкостей Отходы от ректификации (промежуточный слой) Мочевина солянокислая (отработанный раствор от производства жидко- стей) Масло КС-19 (отрабо- танное) Легкие фракции (от производства лаков КО-991) Фильтрующий материал (отработанный при про- изводстве жидкостей СГС, ПФМС, 136-4) Активированный уголь, асканит (отработанный при производстве жид- костей СГС, ПФМС) Кубовые остатки (от производства лаков КО-991 и жидкости СГС) Этиловый спирт (на стадии гидролиза жид- кости СГС) Толуол (в промывных водах при производстве жидкости СГС) Раствор магния хлори- стого (с головной фрак- ции и промывными водами жидкости СГС) Осадок с содержанием натрия хлористого (от производства жидкости ГКЖ-10, 11) Осадок с содержанием аммония хлористого (от производства жид- кости 141-5) 0,100 т/т продукции 3,200 т/т продукции 0,030 т/т продукции 0,238 т/т продукции 0,057 т/т продукции 0,012 т/т продукции 0,100 т/т продукции 0,560 т/т продукции (в пересчете на 100 % спирта) 0,687 т/т продукции (сухого вещества) 9,311 т/т продукции 0,016 т/т продукции 3,000 т/т продукции
256
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 4.1
1 2 3 4
17 Производство ал юминийалкилов: диэтилалюмохлорида, этиалюмодихлорида и триэтил алюминия диэтилалюмогидрида диизобутилалюмогидрида Керосин ТС-1 (отработанный) Бензин «Калоша» (отработанный) Бензин (отработанный) Керосин (отработанный) 3,300 т/т продукции 1,300 т/т продукции 11,300 т/т продукции 3,300 т/т продукции
18 Производство тстрагидродициклопснта- диена и трицикяодексана Этиловый спирт от промывки (отработан- ный) Отстой (после изомери- зации) 2,200 т/т продукции 12,000 т/т продукции
19 Производство хладонов-11,12 Катализатор (отрабо- танный) Кубовые остатки Щелочь (отработанная) 0,100 т/т продукции 0,007 т/т продукции 0 001 т/т продукции
20 Производство чстыреххлористого кремния Шлак (от хлорирования) 0,003 т/т продукции
21 Производство хлорного железа Шлак (от хлорирования) Шлам (от уловителей) 0,050 т/т продукции 0,031 т/т продукции
22 Производство хлористого алюминия Шлам хлористого алюминия (сублимированного) 0,200 т/т продукции
23 Производство карбида кальция Коксовая пыль 0 020 т/т продукции
24 Производство ортофосфорной кислоты Шлам (от сжигания) 0,350 т/т продукции
25 Производство углеводородов (методом Фишера-Тронша) Марганцовая руда (отработанная) 0,025 т/т продукции
26 Производство трикрсзилфосфата Кубовые остатки 0,010 т/т продукции
27 Производство трибугилфосфата Кубовые остатки Остаток солей (водно солевой слой) 0,015 т/т продукции 12,000 т/т продукции
28 Производство трифенилфосфата Кубовые остатки 0,017 т/т продукции
29 Производство трихлорэтилена Известковое молоко (отработанное) 0,001 тыс. куб. м/т продукции
30 Производство бромистого этила Сульфат железа 0,860 т/т продукции
31 Производство этилсиликата Шлам Смолка (после отстоя) 0,015 т/т продукции 0,090 т/т продукции
32 Производство сульфоната Раствор, содержащий сульфат натрия (120 г/л) 2,200 т/т продукции
33 Производство хлороформа Щелочь (отработанная) 1,500 т/т продукции
34 Производство мстилсихлорида Щелочь (отработанная) 2,350 т/т продукции
35 Производство полиэтилен полиаминов (на предприятиях органического синтеза) Водный раствор, со- держащий отходы полиэти ленполиаминов 20,000 т/г продукции
36 Производство дибутилканрилата- и дибутилдилаурата олова Водный раствор, со- держащий 65 % натрия хлористого, 18 % бен- зола, 12 % магния хло- ристого 10,000 т/т продукции
37 Производство жидкости ФМ-1322/300 (смесь мстилфснилсилоксаиов) Щелочь (отработанный раствор) 14,400 т/ г продукции
257
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
Продолжение табл. 4.1
1 2 3 4
38 Производство гексаметилдисилазана Водный раствор, со- держащий 26 % натрия хлористого 8,00 т/т продукции
39 Производство бромоформа Расвор (маточный), содержащий 13 % натрия бромистого 15,300 т/т продукции
40 Производство бромистого железа Рапа(отработанная) 183 т/т продукции
41 Производство йода (на предприятиях органического синтеза) Рапа (отработанная) 148 т/т продукции
42 Производство каустической соды (на предприятиях органического синтеза) Куски бетона от раз- борки электролизеров Шлам (с установок вывода сульфата из рассола) 0,004 т/т продукции 0,200 т/т продукции
43 Производство хлорной извести (на пред- приятиях органического синтеза) Отсев извести обожен- ной 0,050 т/т продукции
44 Производство 35 % хлорной извести (на предприятиях органического синтеза) Отсев извести обоженной Недопал Отходы фасовки 0,029 т/т продукции 0,050 т/т продукции 0.С 20 т/т продукции
45 Производство катализаторов БП-5М, БПЛ-2,5 (способствующий материал) Отсев угля 5,000 т/т продукции
Шинная промышленность
1 Приготовление резиновых смесей для обрезинки корда и используемых тканей в производстве шин Отходы резиновые не- вулканизированные 1—1,5 % от изготов- ленной массы
2 Обрезинка (покрытие резиновой смесью) корда и тканей шин на каландровых лини- ях шинного производства Отходы бракованного корда и других тканей 1,6—2,5 % от массы изготовленных шин
3 Изготовление бортовых колец и обрезинки металлокорда Отходы металлические (автоплетенки, прово- локи, корда) до 5 % от массы изго- товленных шин
Производство резинотехнических изделий (РТИ)
1 Производство формовых РТИ Отходы резиновые невулканизированные Отходы резиновые вулканизированные 0,035 т/т прэдукции 0,199 т/т продукции
2 Производство неформовых РТИ Отходы резиновые невулканизированные Отходы резиновые вулканизированные 0,026 т/т продукции 0,085 т/т продукции
3 Производство резиновых пластин (технических) Отходы резиновые невулканизированные Отходы резиновые вулканизированные 0,008 т/т продукции 0,035 т/т продукции
4 Производство товарной резины Отходы резиновые невулканизнр ванные 0,015 т/т продукции
5 Производство резиновых рукавов Отходы резиновые невулканизированные Отходы резиновые невулканизированные 0,004 т/т продукции 0,012 т/тыс. пог. м
258
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 4.1
1 2 3 4
6 Производство формовых резино-тканевых изделий Отходы резинотканевые нсвулканизнровапные 0,035 т/т продукции
7 Производство неформовых резино-тканевых изделий Отходы резинотканевые нсвулканизированные Отходы резинотканевые вулканизированные 0,009 т/т продукции 0,040 т/т продукции
8 Производство резино-тканевых технических пластин Отходы резинотканевые невулканизировапныс 0,007 т/т продукции
9 Производство прорезиненных тканей Отходы резинотканевые невулканизированные Отходы резинотканевые вулканизированные Текстильные отходы 0,009 т/тыс. пог. м 0,069 т/тыс. пог. м 0,126 т/тыс. пог. м
10 Производство ремней клиновых Отходы резинотканевые невулканизированные Текстильные отходы 0,029 т/тыс. усл. ед. 0,010 т/тыс. усл. ед.
11 Производство рукавов напорных прокладочных Отходы резинотканевые невулканизированные Отходы резинотканевые вулканизированные Текстильные отходы 0,010 т/тыс. пог. м 0 044 т/тыс. пог. м 0,010 т/тыс. пог. м
12 Производство рукавов всасывающих Отходы резино-тканевые невулканизированные Отходы резнпо-тканевые вулканизированные Текстильные отходы 0,003 т/тыс. пог. м 0,047 т/тыс. пог. м 0,010 т/тыс. пог. м
13 Производство рукавов спиральных Отходы резино-тканевые невулканизированные Отходы резино-тканевые вулканизированные Текстильные отходы 0,015 т/тыс. пог. м 0,126 т/тыс. пог. м 0,010 т/тыс. пог. м
14 Производство конвейерной ленты Отходы резино-тканевые вулканизированные 0,053 т/тыс. пог. м
4.1. Утилизация кислых гудронов
и нефтешламов
В нефтеперерабатывающей и неф-
техимической промышленности од-
ним из основных твердофазных от-
ходов являются кислые гудроны, об-
разующиеся в процессах сернокислот-
ной очистки ряда нефтепродуктов
(масел, парафинов, керосино-газой-
левых фракций и др.) и при произ-
водстве сульфонатных присадок, син-
тетических моющих средств, флото-
реагентов. Кислые гудроны представ-
ляют собой смолообразные высоко-
вязкие массы различной степени под-
вижности, содержащие в основном
серную кислоту, воду и разнообраз-
ные органические вещества. Содержа-
ние органических веществ находится
в пределах от 10 до 93 %.
Объемы кислых гудронов весь-
ма значительны. Их выход в масш-
табах СССР оценивался примерно
в 300 тыс. т/год. Степень использова-
ния этих отходов не превышает 25 %,
что приводит к сосредоточению весь-
ма значительных их масс в заводс-
ких прудах-накопителях (амбарах).
259
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
По содержанию основных веществ
кислые гудроны обычно разделяют на
два вида: с большим содержанием
кислоты (> 50 % моногидрата) и с вы-
соким содержанием органической
массы (> 50 %). Состав кислых гудро-
нов определяет возможные направле-
ния их использования. Они могут быть
переработаны в сульфат аммония,
использованы в виде топлива (непос-
редственно или после отмывки содер-
жащейся в них кислоты) или в каче-
стве реагента для очистки нефтепро-
дуктов. Однако сложность технологии
сульфата аммония на базе кислых гуд-
ронов и ограниченность его сбыта, а
также необходимость больших затрат
на очистку отходящих газов и жидких
отходов при использовании кислых
гудронов соответственно в качестве
топлива и агента очистки нефтепро-
дуктов являются существенными пре-
пятствиями для широкой промышлен-
ной реализации этих процессов.
Более перспективной является
переработка кислых гудронов с це-
лью получения диоксида серы, вы-
сокосернистых коксов, битумов и
некоторых других продуктов. Так, при
переработке кислых гудронов в ди-
оксид серы с целью получения сер-
ной кислоты к ним обычно добав-
ляют жидкие производственные от-
ходы — растворы отработанной сер-
ной кислоты, выход которых в СССР
составлял более 350 тыс. т/год. Полу-
чаемую смесь легче транспортировать
и распылять форсунками. Термичес-
кое расщепление смеси кислых гуд-
ронов и отработанной серной кис-
лоты проводят в печах сжигания при
800—1200 еС. В этих условиях проис-
ходит образование диоксида серы и
полное сжигание органических ве-
ществ. За рубежом по этому принци-
260
пу функционирует ряд установок
производительностью 700—850 т/сут.
98—99 %-ной серной кислоты или
олеума. Работают такие установки и
в нашей стране.
Органическая часть кислых гудро-
нов включает различные сернистые
соединения, смолы, твердые асфаль-
тообразныс вещества — асфальтены,
карбены, карбоиды и другие компо-
ненты, что позволяет перерабатывать
их в битумы, широко используемые
в качестве дорожно-строительных
материалов. При нагревании кислых
гудронов присутствующие в их соста-
ве сульфосоединения и свободная
серная кислота расщепляются и,
окисляя органическую часть, вызы-
вают уплотнение массы с образова-
нием гетерогенной смеси с высоким
содержанием карбоидов. С целью по-
лучения гомогенной битумной мас-
сы переработку кислых гудронов ве-
дут в смеси с прямогонными гудро-
нами (смолистые массы, получающи-
еся после отгона из нефтей топлив-
ных и масляных фракций); при этом
реакции уплотнения (за счет умень-
шения концентрации окислителя и
свободных радикалов от разложения
сернистых соединений) идут менее
глубоко с образованием смол и ас-
фальтенов. Наиболее простая техно-
логическая схема процесса приведе-
на на рис. 4.1.
Периодический процесс варки
битума проводят в обогреваемом то-
почными газами пустотелом кубе при
280—320 °C. Из загруженной смеси
кислого и прямогонного гудрона вна-
чале испаряется вода. С целью подав-
ления интенсивного вспенивания об-
рабатываемой массы нагревание ведут
со скоростью 0,2—0,4 град/мин при
переработке кислых гудронов процес-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
сов очистки масел и 2—4 град/мин —
при использовании кислых гудронов
от очистки керосина. Из газовой фазы
куба при охлаждении выделяют мас-
ляную фракцию и абсорбируют диок-
сид серы раствором соды или амми-
ачной водой. Несконденсированные
углеводороды и СО2 выбрасывают в
атмосферу.
Отрицательными сторонами такой
организации процесса являются его
периодичность, низкая производи-
тельность, загрязнение атмосферы и
отсутствие перемешивания реакцион-
ной массы, что ухудшает качество
продукта.
Способность кислых гудронов лег-
ко разлагаться при температуре 160—
350 °C с образованием диоксида серы
и высокосернистого кокса широко
используют в промышленности для
получения этих продуктов. Принци-
пиально переработка кислых гудро-
нов по этому направлению может
осуществляться как с получением
высокосернистого кокса и богатого по
SO2 газа (для предприятий, имеющих
необходимые мощности по перера-
ботке последнего), так и с получе-
нием преимущественно высокосерни-
стого кокса. В последнем случае пе-
ред коксованием кислые гудроны сле-
дует подвергать нейтрализации при
помощи щелочных отходов или реа-
гентов с таким расчетом, чтобы обес-
печивалась нейтрализация кислых
продуктов, возникающих при коксо-
вании.
ода
6—
Пар
Дымовые
газы
Прямогонный
гудрон
Кислый
гудрон
’ 'Битум
Т£™и(?оМасло +
вода
В атмосферу*
Сессий
поглотитель
Рис. 4.1. Схема установки для переработки кислого гудрона в битум:
1 — смеситель; 2 — насосы; 3 — куб; 4 — отбойник; 5 — холодильник-конденсатор; 6 — сепара-
тор; 7 — абсорбер; 8 — емкости для поглотителя
Отработанный
поглотитель
Наибольшее распространение в
промышленности нашли установки
низкотемпературного разложения
кислых гудронов на коксовом тепло-
носителе. Наряду с кислыми гудро-
нами на таких установках можно раз-
лагать и растворы отработанной сер-
ной кислоты при условии их предва-
рительного смешивания с богатыми
по содержанию органических веществ
кислыми гудронами или нефтяными
остатками. Одна из таких схем приве-
дена на рис. 4.2.
Исходное сырье — кислый гудрон
и отработанную серную кислоту сме-
шивают в системе, состоящей из ем-
костей 7, 2, холодильника и насосов,
с целью приготовления смеси с кис-
лотностью около 50 %. При концент-
рации H2SO4 <45 % транспортирова-
ние кислого гудрона в установке за-
труднено, а при ее содержании > 60 %
261
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
интенсивное паро-газовыделение
обусловливает образование пылевид-
ного кокса, транспортирование кото-
рого также осложнено; кроме того,
при содержании H2SO4 ~ 50 % кислый
гудрон приобретает реакционную
способность при температуре 150—
250 °C. Смесь поступает в расходную
емкость.
Разложение кислого гудрона про-
водят в системе циркуляции кокса,
состоящей из дозатора кокса, конвей-
ера-смесителя, шнекового подъемни-
ка, поперечного конвейера и реторты.
Кислый гудрон при 60 °C из расход-
ной емкости подают в аппарат 23, где
смешивают в соотношении 1:8с на-
гретым до 340—350 °C коксом, посту-
пающим из реторты, и разлагают. При
дальнейшем транспортировании на
верх реторты в обогреваемом дымо-
выми газами аппарате 70 происходит
окончательное разложение кислого
гудрона. Поперечным конвейером
часть кокса подают в трубное про-
странство реторты, в которой за счет
частичного сжигания кокса и лету-
чих веществ (в нижнюю ее часть для
этого подают воздух) обеспечивает-
ся его подогрев до 340—350 °C, а дру-
гую часть отводят на охлаждение. Газы
разложения из аппаратов 23 и II про-
ходят циклон 18, печь для сжигания
при 1000—1050 °C органических при-
месей 21, котел-утилизатор и посту-
пают в сернокислотное производство
При переработке 40 т/сут. кислых
гудронов образуются 84 тыс. м3 газа
следующего состава (по объему):
6,5 % SO2, 24,0 % Н2О, 10,0 % СО2,
59,5 % N2. Тепло отходящих дымовых
газов системы циркуляции кокса ис-
пользуют для подогрева воздуха в
печах 9, 19, 26, в рекуператоре 5. Че-
рез циклон 6 дымососом 7 их вы-
брасывают в атмосферу.
Рис. 4.2. Схема установки низкотемпературного разложения кислых гудронов на кок-
совом теплоносителе:
I, 2 — смесители; 3 — емкость; 4 — холодильник; 5 — подогреватель воздуха, 6, 18 — циклоны;
7— дымосос; 8, 17, 25, 27— вентиляторы и воздуходувки; 9, 19, 21, 26 — печи; 10 — шнековый
подъемник; 11 — поперечный конвейер-выравниватель, 12 — реторта; 13 — конвейер; 14 —
промежуточный бункер, 15 — сепаратор, 16 — бункер для товарного кокса; 20 — котел-утилиза-
тор; 22 — дозатор кокса, 23 — конвейер-смеситель, 24. 28—32— насосы Потоки: 1 — отработан-
ная серная кислота; II — кислый гудрон; Ill — кокс, IV— активный кислый гудрон; V, VI — газы
разложения; VII — воздух; VIII — природный газ; IX — диоксид серы, на сернокислотную
установку; X — вода; XI — водяной пар; XII — горячий воздух; XIII — дымовые газы
262
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Выход кокса составляет 27—30 %
от загрузки установки, в нем содер-
жится 8—12 % серы, 70—75 % связан-
ного углерода; выход летучих веществ
составляет 17—22 %. Низшая тепло-
творная способность такого кокса
30,2 МДж/кг.
Существенные недостатки про-
мышленной реализации процесса,
согласно описанной выше техноло-
гии (сильная коррозия отдельных ап-
паратов, сложность нагрева и транс-
портирования твердого теплоносите-
ля и др.), вызвали предложения, свя-
занные с использованием для разло-
жения кислых гудронов и коксования
получаемых при этом органических
остатков жидких теплоносителей
(нефтяных остатков, газойлевых
фракций коксования, органических
остатков кислых гудронов). Проведен-
ные лабораторные разработки под-
твердили возможность промышленной
реализации такого процесса. В лабора-
торных условиях исследована также
возможность проведения процесса
коксования кислых гудронов после их
предварительной нейтрализации.
Высокоссрнистый нефтяной кокс,
получаемый на установках коксова-
ния, может быть использован в ряде
пирометаллургических процессов
цветной металлургии в качестве суль-
фидирующего (вместо специально до-
бываемых серосодержащих веществ —
пирита, гипса и т.п.) и восстанови-
тельного агента, в некоторых произ-
водствах химической промышленно-
сти (для получения Na2S, CS2) и в
других целях. Промышленная реали-
зация процессов получения высоко-
сернистых нефтяных коксов на базе
кислых гудронов начинается и в на-
шей стране. Проводятся исследования
по сепарации кислых гудронов (эк-
стракцией, адсорбцией) с целью раз-
дельного использования кислотной и
органической частей этих многотон-
нажных отходов.
Трудности, связанные с утилиза-
цией кислых гудронов, привели к ре-
ализации в нефтеперерабатывающей
промышленности отдельных элемен-
тов и принципов безотходной техно-
логии. Широко внедряются, в част-
ности, более прогрессивные спосо-
бы очистки нефтепродуктов — экст-
ракция (очистка селективными ра-
створителями), гидрообессеривание,
адсорбция.
Твердые примеси, присутствую-
щие в перерабатываемых и вспомо-
гательных материалах на заводах неф-
теперерабатывающей и нефтехими-
ческой промышленности, и ряд дру-
гих веществ приводят к образованию
такого распространенного вида отхо-
дов, как нефтяные шламы. Выход их
составляет около 7 кг на 1 т перера-
батываемой нефти, что приводит к
скоплению огромных масс этих от-
ходов в земляных амбарах нефтепе-
рерабатывающих заводов. Такие шла-
мы представляют собой тяжелые неф-
тяные остатки, содержащие в сред-
нем 10—56 % нефтепродуктов, BO-
SS % воды и 1,3—46 % твердых при-
месей. При хранении в шламонако-
пителях (амбарах) такие отходы рас-
слаиваются с образованием верхнего
слоя, в основном состоящего из вод-
ной эмульсии нефтепродуктов, сред-
него слоя, включающего загрязнен-
ную нефтепродуктами и взвешенны-
ми частицами воду, и нижнего слоя,
около 3/4 которого приходится на
влажную твердую фазу, пропитанную
нефтепродуктами.
Использование нефтяных шламов
возможно по нескольким направле-
263
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
ниям. В частности, при обезвожива-
нии и сушке этих отходов возможен
их возврат в производство с целью
последующей переработки по суще-
ствующим схемам в целевые продук-
ты. Возможно также использование их
как топлива, однако это связано с
большими материальными затратами.
В случае использования нефтяных
шламов для получения горючего газа
вода, равномерно распределенная в
нефтепродуктах и тесно с ними свя-
занная, служит активной химичес-
кой средой: при термической пере-
работке шламов она взаимодейству-
ет с топливом более эффективно,
чем пар, используемый в подобных
процессах. Кроме того, в присутствии
воды значительно снижается саже-
образован ие. Промышленная реали-
зация процесса газификации также
требует больших капитальных затрат,
что сдерживает его широкое приме-
нение.
К нефтяным шламам можно до-
бавлять негашеную известь (5—50 %)
и после высушивания получаемой
массы в течение 2—20 сут. в естествен-
ных условиях использовать ее как на-
полнитель и для подсыпки при ниве-
лировке поверхности в строительстве,
поскольку выщелачиваемость такого
материала незначительна.
Самым распространенным спосо-
бом утилизации и обезвреживания
нефтяных шламов является их сжи-
гание в печах различной конструкции
(камерных, кипящего слоя, барабан-
ных и др.). Для сжигания таких отхо-
дов, содержащих не более 20 % твер-
дых примесей, широко используют-
ся печи кипящего слоя. Одна из тех-
нологических схем сжигания нефтя-
ных шламов в печи кипящего слоя
приведена на рис. 4.3, а.
264
Нефтяной шлам из узла подготов-
ки поступает в печь кипящего слоя,
где сжигается в присутствии нагне-
таемого воздуха. Для увеличения эф-
фективности сжигания в качестве
теплоносителя в печи используют
кварцевый песок фракции 2—3 мм.
При сжигании шлама с теплотворной
способностью до 2,09 МДж/кг в печь
дополнительно подают топливный газ
и подогретый воздух. При сжигании
высококалорийного шлама необходи-
мо предусматривать охлаждение ки-
пящего слоя. Дымовые газы сжигания
в воздухонагревателе отдают свое теп-
ло холодному воздуху, поступающе-
му на сжигание. После очистки от
золы их дымососом отводят через
дымовую трубу. При содержании в
исходном шламе 67—83 % воды, 8—
12 % нефтепродуктов и 6—15 % ми-
неральных веществ образуется зола,
содержащая 23,51 % SiO2, 0,2 % CuO,
0,59% ZnO, 1,22% А12О., 44,8 %
Fe2O3, 16,75% СаО, 1,73 % MgO,
1,2 % Na2O, 4,66 % PSO5, 0,25 % H2O.
Золу от сжигания шлама транспор-
тируют в отвал.
При сжигании нефтяных шламов,
содержащих до 70 % твердых приме-
сей, большое распространение полу-
чили вращающиеся печи барабанно-
го типа, позволяющие сжигать отхо- t
ды различного гранулометрического
состава. На рис. 4.3, б приведена одна
из схем установок подобного типа.
Нефтяной шлам закачивают в ем-
кости и сжимают воздухом. Из емко-
стей компримированный шлам пода-
ют в разогретую вращающуюся фу-
терованную печь длиной 12,75 м и
диаметром 1,5 м. В передней (по на-
правлению движения шлама) части
печи, установленной с уклоном 30 мм
на 1 м, происходит испарение из
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
шлама воды и газификация содержа-
щихся в нем нефтепродуктов. В сред-
ней части печи начинается основное
сжигание горючих компонентов шла-
ма. Образующаяся в процессе сжига-
ния зола поступает в камеру дожига-
ния, где за счет тепла огнеупорной
футеровки, нагретой при помощи до-
полнительной горелки, происходит
окончательное дожигание горючих
твердых частиц и газов, выходящих
из барабанной печи. Камера дожига-
ния сообщается с дымовой трубой.
Производительность установки со-
ставляет 1,3—3,0 т/ч нефтяных шламов,
что в 2—4 раза превышает производи-
тельность описанной выше установки
с печью кипящего слоя. Сжигание от-
ходов на современном нефтехимичес-
ком комбинате оптимальной мощнос-
ти может обеспечить работу силовой
станции мощностью 1 млн. кВт.
Рис. 4.3. Схема установок для сжигания нефтяных шламов:
а — в печи кипящего-слоя: 1 — печь кипящего слоя; 2 — воздухоподогреватель; 3 — циклон;
4 — труба Вентури; 5 — сборник золы; 6 — дымосос; 7 — дымовая труба; б — в печи барабанного
типа: 1 — камера дожигания; 2 — барабанная печь; 3 — емкости для шлама; 4 — вентилятор
За последние 10—15 лет прошли
проверку в производственных усло-
виях печи различных конструкций для
сжигания шлама: печи с кипящим
слоем, камерные печи с механичес-
кими форсунками, печи с барботаж-
ным горелочным устройством, с
пневматическими форсунками, с ро-
тационными форсунками, барабан-
ные. Применение нашли установки с
камерными печами, оборудованны-
ми ротационными форсунками, с
265
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
камерной вертикальной печью и ме-
ханической форсункой и печи с бар-
ботажным горелочным устройством.
Печи с кипящим слоем не нашли
применения, так как при опытно-
промышленной проверке не обеспе-
чивалась их устойчивая работа, что
объясняется отсутствием предвари-
тельного подогрева воздуха, требуе-
мого для создания кипящего слоя,
поэтому нс достигалась необходимая
температура кипящего слоя (650—
700 °C) и нарушался процесс горе-
ния. Количество холодного воздуха,
подаваемого для создания кипящего
слоя, превышало количество, необ-
ходимое для сгорания органической
части нефтешлама, что требовало до-
полнительного расхода тепла на по-
догрев избыточного воздуха.
При подаче нефтешлама в кипя-
щий слой происходила частичная га-
зификация его органической части,
выделяющиеся при этом пары неф-
тепродуктов сгорали над кипящим
слоем, а горения нефтешлама в ки-
пящем слое не происходило. Кроме
того, поступающий в печь холодный
воздух охлаждал нижние слои кипя-
щего слоя, поэтому тяжелая органи-
ческая часть нефтешлама полностью
не сгорала, что приводило к образо-
ванию агломерата из песка и шлама.
Полное сгорание органической час-
ти происходило только при дополни-
тельной подаче топлива.
В дальнейшем печи с кипящим
слоем были переоборудованы в ка-
мерные с пневматическими форсун-
ками для распыления нефтешлама.
Опыт эксплуатации этих печей пока-
зал, что их устойчивая работа в зна-
чительной степени зависит от содер-
жания всевозможных примесей в
шламе, которые приводят к частым
266
засорениям форсунок. Устройство се-
ток перед приемными патрубками
сырьевых насосов позволяет умень-
шить засорение форсунок, но услож-
няет эксплуатацию насосов из-за не-
обходимости чистки сеток. Неустой-
чивая работа пневматических форсу-
нок отражается на ритмичности ра-
боты всей установки.
Впоследствии отдельные узлы этой
установки были реконструированы,
что позволило обеспечить устойчивую
ее работу и обезвредить практически
весь образующийся нефтешлам.
Для забора нефтешлама из шла-
монакопителей разработан и изготов-
лен плавучий насосный агрегат, со-
стоящий из двух последовательно ра-
ботающих насосов: шнекового и цен-
тробежного. Шнековый насос, уста-
новленный перед центробежным,
служит как бы приемным устрой-
ством для последнего, поэтому шлам
откачивается на установку под необ-
ходимым напором (0,2—0,25 МПа).
Для подачи уплотненного донного
шлама к шнековому насосу исполь-
зуется скреперное устройство. Кроме
того, дополнительно установлен цир-
куляционный насос, что позволило
облегчить работу мешалки и обеспе-
чить постоянный состав шлама, по-
ступающего на сжигание.
Опыт эксплуатации печи показал,
что футеровка, выполненная из ша-
мотного кирпича, при температуре
выше 1100’С начинает оплавляться,
особенно при поступлении вместе со
шламом щелочных отходов, которые
могут сбрасываться в шламонакопи-
тели. Для увеличения срока службы
установки между ремонтами шамот-
ный кирпич заменили хромомагнези-
товым, что позволило увеличить срок
службы футеровки до 17—18 месяцев.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 4.4. Схема реконструированной установки для сжигания нефтешлама в камер-
ной печи:
1 — исходный шлам; II — подготовленный шлам; /// — воздух; IV — топливо; V — вода; VI—
горячий воздух; I — резервуар-усреднитель; 2 — печь; 3— скруббер; 4 — воздушный охладитель
с дробсочисткой; 5 — циклоны; 6— дымовая труба; 7 — дымосос; 8 — вентилятор; 9 — воздухо-
дувка; 10, II — шламовые насосы; 12 — ротационная форсунка
В рассматриваемой печи можно
сжигать в 2—2,5 раза больше шлама,
чем это предусмотрено проектом, но
повышение производительности при-
водит к увеличению количества ды-
мовых газов, поэтому лимитирующей
становится пропускная способность
газоходов и циклонов. Для снижения
объема дымовых газов предусмотре-
но их охлаждение. Для этого на выхо-
де газа из печи в него впрыскивают
воду, затем газ поступает в скруббер,
после которого доохлаждается в воз-
душном охладителе, выполненном из
ребристых чугунных труб. По меж-
трубному пространству проходят за-
пыленные дымовые газы, а в труб-
ное пространство вентилятором по-
дается охлаждающий атмосферный
воздух. Для удаления отложений золы
с ребристых поверхностей труб пре-
дусмотрена дробеочистка. При ис-
пользовании чугунной дроби поверх-
ности охладителя очищаются полно-
стью. Систему дробеочистки включа-
ют 1 раз в смену на 5—10 мин. Прин-
ципиальная схема реконструирован-
ной установки производительностью
3 м3/ч приведена на рис. 4.4. Макси-
мальная производительность до 4 м3/ч
достигалась при сжигании нефтешла-
ма, содержащего 25—27 % нефтепро-
дуктов и 5—10 % механических при-
месей. Как показали опыты, измене-
ние содержания механических при-
месей в шламе с 2 до 12 % не оказы-
вает влияния на эффективность рас-
пыления ротационной форсункой, но
при подаче на сжигание шлама, со-
держащего 16 % механических при-
месей, происходит быстрое засорение
трубопроводов, особенно в местах
соединения с арматурой, поэтому
увеличение количества механических
примесей в шламе более 12 % не ре-
комендуется. Следует отметить, что
реконструированная установка обес-
печивает сжигание как вновь образо-
ванного нефтешлама, так и застаре-
лых эмульсий, циркулирующих в си-
267
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
стемах канализации, что способству-
ет значительному улучшению очист-
ки сточных вод завода.
НижегородГИПРОнефтехим раз-
работал технологическую схему сжи-
гания нефтешлама как вновь образо-
ванного, так и долго находящегося в
шламонакопителе (рис. 4.5).
Нефтешлам из очистных сооруже-
ний поступает в емкость предвари-
тельного отстаивания 1, оборудован-
ную подогревательным устройством
и мешалкой. В этой емкости, объем
которой рассчитан на 5—10-суточную
производительность установки, про-
исходит отстаивание шлама от избы-
точной воды и частично нефтепро-
дуктов. Выделившийся нефтепродукт
собирается трубой-качалкой и отво-
дится в разделочные резервуары, а от-
стоявшаяся вода сбрасывается в шла-
монакопитель. Оставшийся в емкости
нефтешлам перемешивается и пода-
ется в две усреднительные емкости 2,
в которых состав шлама поддержива-
ется постоянным. Усреднительные
емкости работают попеременно. Шлам
в этих емкостях подогревается до 60—
80 °C и через ротационную форсунку
поступает в камерную печь 3. Ротаци-
онная форсунка обеспечивает надеж-
ное распыление нефтешлама при по-
даче его от 2 до 5 м3/ч.
В печи при 1000—1200 °C проис-
ходит полное сгорание органической
части нефтешлама. Если количество
нефтепродуктов в нефтешламе менее
20 %, то возможно нарушение режи-
ма горения, т.е. печь может остано-
виться. При подаче нефтешлама в ос-
тановившуюся печь, температура ко-
торой остается еще высокой, может
создаться взрывоопасная концентра-
ция испарившихся нефтепродуктов.
Для предотвращения возможности
взрыва печь оборудуют дежурной
форсункой. Форсунка должна быть
оборудована автоматическим устрой-
ством, увеличивающим расход топ-
лива при падении температуры в печи
ниже 750—800 °C и автоматически
прекращающим подачу избыточного
топлива, как только температура в
печи достигает 900—950 °C.
Рис. 4.5. Схема установки для сжигания нефтешлама в камерной печи:
I — шлам; II — нефть, вода, III — вода; IV — топливо, V — воздух, 1 — емкость предваритель-
ного отстаивания; 2 — усреднитсльная емкость; 3 — камерная печь; 4 — циклон; 5 — дымовая
труба; 6 — дымосос; 7 — бункер для золы; 8 — скруббер; 9 — насос; 10 — воздуходувка; 11 —
насос для топлива; 12, 13 — шламовые насосы
268
Часть VIII Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 4 6. Принципиальная схема ротационной форсунки, разработанной БашНИИ НП:
/ — нефтешлам; II — топливо; ///, IV, V — воздух, I — вал; 2 — корпус, 3 — чаша распилива-
ющая; 4 — лопатка поворотная; 5 — центральная зажигательная форсунка; 6 — воздуховод,
7 — механизм поворота лопаток
Дымовые газы и прокаленные ме-
ханические примеси (зола) предвари-
тельно охлаждаются на выходе из печи
и в скруббере, что достигается впрыс-
киванием воды. Охлаждение необхо-
димо для того, чтобы предотвратить
воздействие высоких температур на
батарейные циклоны 4. Температура
дымовых газов, поступающих в бата-
рейные циклоны, не должна превы-
шать 400 °C. Из батарейных циклонов
дымовые газы отсасываются дымосо-
сом и выбрасываются в дымовую тру-
бу. Как показывает опыт эксплуатации
установок д ля сжигания нефтешлама,
в батарейных циклонах задерживает-
ся 65—75 % пыли (золы). Зола, улав-
ливаемая в циклонах, скапливается в
бункере, а затем вывозится в отвалы
или на утилизацию.
Эффективное распыление шлама
в печи достигается ротационной фор-
сункой конструкции БашНИИ НП
(рис. 4.6), работа которой практически
не зависит от качества поступающего
шлама. Наличие примесей размером до
10 мм не отражается на ее работе.
4.2. Утилизация
резиносодержащих отходов
Отходы, образующиеся в процес-
се изготовления пневматических шин
и резиновых технических изделий и
в ходе их эксплуатации, делятся на
две категории: отходы производства
и отходы потребления.
269
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
Отходы производства — это ос-
татки сырья, материалов, полуфаб-
рикатов, образующихся в процессе
производства продукции, частично
или полностью утративших свое ка-
чество и не соответствующих стан-
дартам. Эти остатки после соответ-
ствующей доработки могут быть ис-
пользованы в качестве сырья или
готовой продукции.
Отходы потребления — это изно-
шенные изделия и отработанные ма-
териалы, восстановление которых
экономически нецелесообразно. Часть
отходов без дополнительной обработ-
ки возвращается в производственный
цикл. Это так называемые возвратные
отходы. Безвозвратные отходы без
дополнительной переработки не мо-
гут быть возвращены в производство.
К отходам шинного производства
относятся:
— резиновые невулканизованные
смеси, образующиеся при изготовле-
нии и переработке резиновых смесей
(выпрессовки из резиносмесителей,
вальцов, каландров и червячных
прессов);
— окончательный брак резиновых
смесей;
— резиновые вулканизованные
отходы (брак ободных лент, вулкани-
зованные выпрессовки, отходы от
шсроховки покрышек);
— необрезиненные текстильные
материалы (вискозный и полиамид-
ный корд, моноволокно и велотред);
— резинотканевые невулканизо-
ванные отходы (обрезиненные моно-
волокно, велотред, чефер, бязь, вис-
козный и полиамидный корд);
— необрезиненные металлические
материалы (металлокорд, бортовая
лента);
— бракованные ездовые камеры;
— отработанные изделия (варочные
камеры на основе каучуков общего
назначения и на основе бутилкаучука,
диафрагмы вулканизованные);
— технический углерод и сыпучие
ингредиенты, улавливаемые фильтром;
— обрезиненные металлические ма-
териалы (металлокорд, бортовая лента);
— покрышки после испытаний и
«буфер» (покрышки с текстильным
кордом, с металлокордом, мотопок-
рышки, массивные шины — без бан-
дажей);
— диафрагмы второй стадии сбор-
ки покрышек.
Отрезки невулканизованных обре-
зиненных и пропитанных латексны-
ми составами кордных (текстильных)
материалов, подвулканизованные ре-
зиновые смеси, выпрессовки, отра-
ботанные варочные камеры и диаф-
рагмы, бракованные изделия отно-
сятся к безвозвратным отходам шин-
ного производства. Отходы этих ви-
дов, за исключением отработанных
варочных камер и диафрагм, содер-
жат новые, не подвергавшиеся эксп-
луатации материалы: волокна, каучу-
ки, ингредиенты.
Наиболее массовые отходы в виде
изношенных покрышек, не подлежа-
щих восстановительному ремонту,
относятся к отходам потребления.
К этой же категории отходов следует
отнести резиновую крошку, образу-
ющуюся при шероховке восстанавли-
ваемых покрышек, и отходы кордного
полотна производства регенерата или
товарной резиновой крошки. В отли-
чие от отходов, относящихся к пер-
вой группе, эти отходы характеризу-
ются тем, что в их составе находятся
материалы, подвергавшиеся эксплуа-
тации. Несмотря на это, они не утра-
тили своей ценности.
270
Часть УШ. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 4.7. Классификация резиносодержащих отходов
Резина как конструкционный ма-
териал ко времени выхода изделия из
эксплуатации претерпевает незначи-
тельные структурные изменения. Это-
му способствуют присутствующие в
резине защитные вещества, остатки
которых всегда сохраняются в ней к
моменту выхода изделия из строя. За-
щитные вещества, тормозя развитие
процесса окисления, лежащего в ос-
нове старения резин, удерживают его
на стадии индукционного периода и
препятствуют переходу в автокатали-
тическую фазу. Ничтожные доли кис-
лорода, присоединяющегося к каучу-
ковому полимеру резины в индукци-
онном периоде окисления, извест-
ным образом могут повлиять на ее
прочностные и эластичные свойства,
но не способны вызвать глубоких
структурных превращений полимера,
так как защитные вещества обрыва-
ют окислительные цепи в их началь-
ных звеньях.
Таким образом, изношенные ре-
зиновые изделия являются ценным
вторичным сырьем, содержащим ка-
учуковое вещество, хорошо сохранив-
шееся в количественном и качествен-
ном отношении.
С точки зрения утилизации отхо-
дов принципиально важно, образо-
вались ли они до вулканизации или
после нее. Все резиносодержащие от-
ходы можно классифицировать так,
как изображено на рис. 4.7.
Резиновые отходы, образовавши-
еся до стадии вулканизации, по свой-
ствам мало отличаются от исходных
резиновых смесей и могут возвращать-
ся в производство без значительной
обработки. Эти отходы являются цен-
ным сырьем и перерабатываются не-
посредственно на тех предприятиях,
где образуются. Они могут быть ис-
пользованы в производстве шлангов
для полива, резиновых ковриков, кро-
вельных материалов, рукавиц, поддо-
нов для пола салонов легковых авто-
мобилей и других неответственных
изделий технического назначения.
Из них также изготавливают ре-
зиновые плиты для животноводчес-
ких ферм. Содержание различных ви-
дов невулканизованных резиновых
отходов в смеси для получения таких
271
Глава 4 Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
плит достигает 95 % (масс.). Невулка-
низованные и частично вулканизо-
ванные резиновые отходы использу-
ют для изготовления резиновой кров-
ли (волнистых и плоских листов).
Более сложно обстоит дело с пе-
реработкой вулканизованных резин,
поскольку в отличие от других мате-
риалов они обладают высокой элас-
тичностью, т.е. способностью к об-
ратимым и высоким деформациям,
что затрудняет их измельчение, яв-
ляющееся первой стадией переработ-
ки практически любых твердых отхо-
дов. Несмотря на это вулканизован-
ные резиновые отходы также явля-
ются ценным вторичным сырьем, но
требуют перед утилизацией тщатель-
ной обработки и подготовки.
Известные способы переработки
вулканизованных резиносодержащих
отходов можно разделить на химичес-
кие, физико-химические и физичес-
кие (рис. 4.8).
Химические методы переработки
приводят к необратимым химическим
изменениям не только резины, но и
веществ, ее составляющих (каучуков,
мягчителей и т.д.). Эти методы осу-
ществляются при высокой темпера-
туре, вследствие чего происходит де-
структивное разрушение материала.
К химическим методам относятся
сжигание и пиролиз.
Несмотря на то, что химические
методы переработки отходов резины
позволяют получить ценные продук-
ты и тепло, такая утилизация недо-
статочно эффективна, поскольку не
позволяет сохранить исходные поли-
мерные материалы.
Физико-химические методы пере-
работки отходов или регенерация,
осуществляемая различными спосо-
бами, позволяют сохранить структу-
ру сырья, использованного в процес-
се производства резины. При регене-
рации разрушается пространственная
вулканизационная сетка за счет теп-
лового, механического и химическо-
го воздействия на резину. Получаемый
продукт — регенерат — обладает пла-
стическими свойствами и использу-
ется при изготовлении резиновых
смесей с целью замены каучука.
Физические методы переработки
резиновых отходов представляют со-
бой различные способы их измельче-
ния с целью получения резиновой
крошки (муки), наиболее полно со-
храняющей свойства резины.
Измельчение резиновых отходов
может производиться ударным воз-
действием, истиранием, резанием,
сжатием, сжатием со сдвигом. При
ударном воздействии на резиновые
отходы кинетическая энергия удар-
ного инструмента расходуется на де-
формацию разрушения. Эффект воз-
действия инструмента при ударе за-
висит от его массы и скорости дви-
жения. Ударные измельчители имеют
простую конфигурацию и высокую
долговечность инструмента.
Рис. 4.8. Классификация способов утилизации отходов резин
272
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
При истирании резиновые отхо-
ды контактируют с абразивным ин-
струментом. На процесс измельчения
истиранием влияет относительная
скорость взаимодействия измельчае-
мого материала и абразивного инст-
румента. Такие измельчители имеют
невысокую производительность и
могут использоваться на второй ста-
дии процесса для получения тонко-
дисперсных порошков из предвари-
тельно измельченных другим инстру-
ментом отходов.
При резании резиновых отходов
их разделение на фрагменты проис-
ходит с помощью режущих инстру-
ментов (ножей), являющихся концен-
траторами напряжения. На эффектив-
ность резания влияют скорость реза-
ния, форма инструмента и свойства
отходов.
При сжатии измельчение резин
происходит за счет воздействия на них
высокого давления. Процесс, как пра-
вило, происходит между двумя рабо-
чими поверхностями, где материал
раздавливается. Этот способ может
осуществляться на прессе или на
вальцах, валки которых вращаются
навстречу друг другу с одинаковой
скоростью.
При сжатии со сдвигом, осуще-
ствляемом в экструдере или на валь-
цах, у которых валки вращаются на-
встречу друг другу, но с различной
скоростью, происходит объемное де-
формирование материала, что позво-
ляет при сравнительно небольших
затратах энергии получать мелкодис-
персный порошок резины. Процесс
измельчения резины достаточно сло-
жен, поскольку, благодаря ее высо-
ким эластическим свойствам, энер-
гия, затрачиваемая на разрушение,
расходуется в значительной степени
на механические потери. Эффектив-
ность измельчения резины зависит от
температуры и скорости приложения
нагрузки.
Наиболее крупными по габари-
там, объему и сложными по составу
отходами резины являются шины.
4.2.1. Изготовление и применение
резиновой крошки
Применение измельченной рези-
ны в виде крошки и тонкодиспсрс-
ной резиновой муки в качестве элас-
тичных наполнителей — наиболее
перспективный метод утилизации
резиновых отходов и изношенных
шин, поскольку позволяет в макси-
мальной степени сохранить и исполь-
зовать эластические и прочностные
свойства вулканизованной резины.
Композиции, содержащие измель-
ченные вулканизаты,- представляют
собой дисперсию типа «полимер в
полимере» с четко выраженной гра-
ницей раздела.
Наибольшее распространение по-
лучила технология измельчения шин
в высокоэластическом состоянии при
умеренных скоростях, несмотря на
значительно более высокий расход
энергии по сравнению с криогенной
технологией.
По этой технологии переработка
покрышек ведется в такой последо-
вательности: мойка, вырезка бортов,
предварительное дробление, грубое
дробление, мелкое дробление, сепа-
рация и помол.
На стадии предварительного дроб-
ления используются борторезка, ме-
ханические ножницы и шинорез, на
последующих стадиях — дробильные
и помольные вальцы, сепаратор для
извлечения металлических частиц и
вибросито.
273
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
В настоящее время разработано
много различных видов оборудования
для измельчения резиновых покры-
шек, которые различаются по харак-
теру и скорости нагружения, конст-
рукции рабочих органов и т.п. Для этих
целей применяют абразивные ленты
и круги, гильотины, борторезки, дис-
ковые ножи, прессы, вальцы, ротор-
но-ножевые дробилки и другое обо-
рудование.
Традиционно применяемое у нас
в стране оборудование для дробления
резиновых отходов — вальцы. За ру-
бежом чаще применяют дисковые и
роторные измельчители. Однако схе-
ма, основанная на применении валь-
цов, более производительна и менее
энергоемка.
Наиболее простая технология из-
мельчения отходов резины, не содер-
жащих металлических элементов,
представлена на рис. 4.9. Крупные от-
ходы резины поступают на дробиль-
ные вальцы 7, затем на мельницу гру-
бого помола 2. Мелкие отходы (раз-
личные резинотехнические изделия)
сразу поступают на мельницу грубо-
го помола 2. Измельченные в мель-
нице отходы транспортером подают-
ся на магнитный сепаратор 3, а за-
тем двумя потоками — на мельницы
тонкого помола 4 и 5, где измельча-
ются до 0,3—5 мм. Необходимость раз-
деления потока после мельницы гру-
бого помола вызвана большей дли-
тельностью процесса измельчения
резиновых частиц до мелкодисперс-
ного состояния и возвратом отсева
после прохождения измельченных
отходов через вибросита 6 и 7. Размер
ячеек вибросит составляет 1 мм, и
все, что не проходит через них, воз-
вращается на доизмсльчение в мель-
ницы тонкого помола.
Производительность такой линии
300—350 кг/ч резиновой муки с раз-
мером частиц до 1 мм. Более полови-
ны частиц имеют размер менее 0,5 мм.
Характеристики оборудования,
используемого для реализации такой
технологии, приведены ниже:
Дробление отходов Дробильные вальцы Др-800: единовременная загрузка 15—25 кг время дробления до 5 Mini зазор между валками 1—1,5 мм температура валков, °C: переднего 50—60 заднего 60—70 диаметр валков, мм: переднего 490 заднего 610 рабочая длина валков 800 мм частота вращения валков, мин 1 переднего 16,61 заднего 33,2 фрикция 1:2,54 мощность электродвигателя 110 кВт
Просев дробленых отходов Вибрационное сито М 1145x2445: угол наклона сига 43 град частота колебаний сита 200 мин’1 габариты 3,122x1,611x0,857 м
274
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Дополнительное измельчение Тарельчатые мельницы Д-800, 10802-РЗ: производительность 200 кг/ч частота вращения 533 мин"’
Просев крошки Вибрационное ситоМ 1485x1215: угол наклона 6 ° частота колебаний сита 365 мин-1 габариты 2,135x0,700x0,550 м
Рис. 4 9. Технологическая схема измельчения резиновых отходов
Покрышки с металлокордом по
описанной технологии измельчать
нельзя. Для этого используется дру-
гое, более мощное оборудование,
предусматривающее предваритель-
ное вырезание из покрышки борто-
вых колец и нарезку покрышек на
куски.
Для измельчения покрышек ис-
пользуют более мощные вальцы мо-
дели Др-800 710/710 производитель-
ностью 3500 кг/ч с мощностью элек-
тродвигателя 353 кВт. Габариты та-
ких вальцов 6695x4469x1880 мм, а
масса 50,6 т.
В последнее время получило ши-
рокое распространение измельчение
резиносодержащих отходов, и преж-
де всего изношенных шин, основан-
ное на новейших представлениях о
прочности полимерных материалов. В
частности, известно, что разрушение
полимеров в стеклообразном или в
высокоэластическом состоянии (но с
высокой скоростью) происходит с
минимальными затратами энергии.
Криогенное измельчение имеет
следующие преимущества по сравне-
нию с измельчением при комнатной
температуре, т.е. когда резина нахо-
дится в эластичном состоянии: мень-
шие энергозатраты; исключение по-
жаре- и взрывоопасности; возмож-
ность получения мелкодисперсного
порошка резины с размером частиц
до 0,15 мм; уменьшение загрязнения
окружающей среды.
Эффективность криогенного из-
мельчения покрышек является след-
ствием:
— ослабления связи между метал-
локордом и резиной при низкой тем-
пературе, что приводит к частично-
му отделению резины от металла;
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
— резкого снижения эластично-
сти резины и ее хрупкого разруше-
ния уже при незначительных дефор-
мациях.
При криогенном измельчении по-
крышки охлаждаются в течение 25 мин
в устройствах барабанного типа, рас-
ход жидкого азота составляет 0,25—
1,2 кг на 1 кг измельчаемого матери-
ала. Охлажденная покрышка измель-
чается в различного типа (рис. 4.10)
дробилках. Наиболее эффективно
применение оборудования, изобра-
женного на рис. 4.10, в. Первичное
криогенное дробление осуществляет-
ся с помощью молота, а затем, пос-
ле отделения корда, производится до-
измельчение резиновой крошки до
необходимой дисперсности на валко-
вой дробилке. Полученная в резуль-
тате дробления крошка имеет разме-
ры от 0,15 до 20 мм. Стоимость жид-
кого азота составляет 2/3 от всех зат-
рат на эксплуатацию установки.
Рис. 4 10. Механизмы для криогенного
дробления покрышек с металлокордом:
а — ударно-отражательная дробилка (7 —
покрышка; 2 — валок; 3, 4 — отражатель-
ные плиты), б — валковая дробилка (7 —
покрышка; 2, 3 — подвижный и неподвиж-
ный валки); в — молот (7 — покрышка;
2, 3 — теплоизолированные матрица, пу-
ансон; 4 — валковая дробилка); г — мо-
лотковая дробилка (7 — покрышка; 2 —
транспортер; 3 — ротор; 4 — молоток)
Технологическая схема криоген-
ного измельчения покрышек пред-
ставлена на рис. 4.11. При подготовке
покрышек к криогенному измельче-
нию их моют, сортируют и отправ-
ляют на борторезку 1 для удаления
бортовых колец. Далее покрышка по-
ступает в охлаждающую камеру 2,
куда подается жидкий азот. В качестве
оборудования для охлаждения может
быть использована после некоторой
модификации сушильная печь бара-
банного типа. Покрышки охлаждают-
ся до -120 С (температура стеклова-
ния практически любых резин не
ниже -70 °C).
Имеющийся запас охлаждения
покрышки необходим для компенса-
ции теплопритоков к ней во время
перемещения из охлаждающей каме-
ры к молоту 3, а также для компен-
сации тепловыделений при ударе
276
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
молота, происходящих вследствие
превращения кинетической энергии
молота в тепловую. Молот имеет про-
филированные пуансон и матрицу, на
которых происходит разбивание стек-
лообразной покрышки. Энергия уда-
ра составляет 38 кДж, ход пуансона
700 мм, масса пуансона 800 кг. Из-
мельченная покрышка после молота
транспортером подается на шкивной
жслезоотделитель 4, где происходит
разделение резины, текстиля и ме-
талла. Резиновая крошка поступает на
сепарацию, фракционирование и до-
измельчение на стандартных дробиль-
ных и размольных вальцах.
Рис. 4.11. Схема криогенного дробления изношенных покрышек
Металлокорд подастся в обжиго-
вую печь 5 для выжигания остатков
резины на проволоке и далее — на
пакетировочный пресс 6, текстиль-
ный корд — на доизмельчение в ро-
торный измельчитель 7 (типа ИПР)
и затем на пакетировочный пресс 8.
В результате криогенного разруше-
ния за один удар в крошку переходит
до 75 % резины, содержащейся в по-
крышке, причем 57 % крошки имеет
размеры 1,25 — 20 мм и 24 % — от
0,14 до 1,25 мм. Это позволяет суще-
ственно сократить затраты на доиз-
мельчение резиновой крошки обыч-
ными методами.
Удельные затраты энергии на раз-
рушение покрышки в охрупченном
виде в 1,8 раза меньше, чем в элас-
тичном.
В самые последние годы активно
разрабатывается промышленная тех-
нология высокотемпературного сдви-
гового измельчения (сжатие со сдви-
гом) по способу, разработанному оте-
чественными учеными. В основе спо-
соба лежит сложный физико-химичес-
кий процесс множественного разру-
шения твердых тел в условиях интен-
сивных комплексных нагрузок сжатия
со сдвигом. При определенных темпе-
ратуре и давлении резина быстро раз-
рушается на мелкодисперсные части-
цы. Преимущества этой технологии
заключаются в сравнительно низких
энергозатратах и возможности полу-
277
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке инефтехимии
чения из резиновых отходов мелкодис-
персных частиц с высокоразвитой
поверхностью. Для реализации такого
способа измельчения резиновых отхо-
дов разработаны роторные измельчи-
тели непрерывного действия. Схема
узла измельчения роторного диспер-
гатора показана на рис. 4.12.
Измельчитель работает следующим
образом. Отходы резины размером
30x40x10 мм, в том числе с металло-
кордом, поступают через загрузочную
воронку 2 в камеру, образуемую кор-
пусом 9, шнеком 17 и ротором 7. Для
начала процесса установки небольшой
производительности снабжены обо-
гревателем 3. Шнек и ротор имеют
единый привод 1. С противоположной
стороны вал 11 шнека-ротора враща-
ется в опорном подшипнике 12. Бо-
ковая поверхность уплотняющего
шнека имеет спиральные канавки,
глубина которых уменьшается в на-
правлении от привода к ротору. В кон-
це шнека перед ротором имеется коль-
цевая проточка 4; аналогичная про-
точка 5 имеется и на наружной ци-
линдрической поверхности ротора. Обе
проточки образуют кольцевую каме-
ру 16, в которой резиновые отходы
подвергаются сжатию со сдвигом, в
результате чего материал разогревает-
ся в течение нескольких секунд до 70—
140 °C. Для охлаждения корпуса диспер-
гатора в нем сделаны три проточные
камеры 14, куда через штуцеры 75 по-
дается охлаждающаяся вода; выход
воды осуществляется через штуцер 8.
Вал ротора также охлаждается водой,
которая поступает и выходит из него с
помощью узла 13. Выгрузка измельчен-
ных отходов резины производится че-
рез патрубок 10, в который они посту-
пают по кольцевому зазору 6, образу-
емому наружной поверхностью ротора
и внутренней поверхностью корпуса.
Роторный измельчитель позволя-
ет получать порошок резины, прак-
тически однородный по размеру час-
тиц (10—50 мкм). Такой размер час-
тиц и очень большая удельная поверх-
ность (0,5—5 м2/г) придают порошку
резины совершенно новые свойства.
Его можно вводить в полимерные
композиции в большом количестве
без ухудшения их свойств.
Интересный способ отделения ре-
зины от металлокорда после измель-
чения покрышек разработали японс-
кие инженеры. Предлагается продук-
ты измельчения подвергнуть высоко-
частотному нагреву, в результате ко-
торого происходит нагрев металла и
обугливание пограничного с ним слоя
резины, вследствие чего она отслаи-
вается от металлических частиц.
Рис 4.12. Узел измельчения роторного диспергатора резины
278
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Измельченная резина в виде муки
и крошки широко применяется в
различных областях, и прежде всего
в качестве полноценной добавки к
свежим резиновым смесям. Установ-
лено, что дисперсность резиновой
муки оказывает большое влияние на
свойства резиновых изделий, а так-
же на возможность ее применения в
составе смеси. С увеличением диспер-
сности возможно увеличение содер-
жания муки до 300—400 массовых
частей на 100 массовых частей кау-
чука. При этом прочностные свойства
резины не только не снижаются, но
возрастают по сравнению с резиной,
содержащей в таком же количестве
активные минеральные наполните-
ли. Это становится возможным при
использовании резиновой муки с
размером частиц несколько микрон,
что достигается при новейших спо-
собах измельчения, например при
рассмотренном выше высокотемпе-
ратурном измельчении, при сжатии
со сдвигом или с помощью абразив-
но-дискового измельчителя, в кото-
ром резиновая крошка измельчается
в зазоре между двумя вращающими-
ся в разные стороны абразивными
кругами.
При использовании резиновой
муки в составе резин необходимо учи-
тывать, что ее свойства в процессе
хранения ухудшаются, так как про-
исходит старение резиновой муки
вследствие ее интенсивного окисле-
ния по всей образованной в процес-
се измельчения высокоразвитой по-
верхности.
Целесообразно использование ре-
зиновой крошки в составе асфальто-
бетонных дорожных покрытий. Бла-
годаря повышенным фрикционным
свойствам и лучшему сопротивлению
износу, такие покрытия могут быть
эффективными на горных дорогах, на
площадях и улицах с интенсивными
транспортными потоками, на взлет-
но-посадочных полосах аэродромов,
на мостах и в тоннелях.
Высокие эластические свойства,
придаваемые дорожному покрытию
резиновой фракцией, делают этот
материал весьма полезным при со-
здании дорог в регионах с большими
температурными перепадами, строи-
тельстве трамвайных путей (виброза-
щитные свойства), беговых дорожек
стадионов.
При изготовлении асфальтобетон-
ных покрытий используется резино-
вая крошка размером до 25 мм без
удаления частиц металлокорда и во-
локна. Композиция изготавливается в
бетономешалках (бетонные смеси)
или обогреваемых смесителях (ас-
фальтовые смеси). Для укладки по-
крытия используются обычные до-
рожностроительные машины.
Резиновая крошка используется в
составе антикоррозионных битумных
покрытий для защиты днища авто-
мобиля, гидроизоляции пластов зем-
ли при добыче нефти, поверхност-
ной очистки воды от разлитых неф-
тепродуктов и для других целей. По-
лучаемые наряду с резиновой крош-
кой металлическая и текстильная
фракции также утилизируются по тех-
нологиям, разработанным для этих
видов материалов.
4.2.2. Производство регенерата
Одним из направлений утилиза-
ции резиносодержащих отходов, в
частности изношенных шин, являет-
ся получение регенерата — пластич-
ного материала, способного вулкани-
зоваться при добавлении в него вул-
279
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
канизующих агентов и частично за-
менить каучук в составе резиновых
смесей.
Регенерация резины — физико-
химический процесс, в результате
которого она превращается в плас-
тичный продукт — регенерат. Суще-
ствуют различные способы получе-
ния регенерата, отличающиеся ха-
рактером и интенсивностью воздей-
ствия на резину, а также природой
и количеством участвующих в реге-
нерации резины веществ. При реге-
нерации резины происходят следу-
ющие процессы: деструкция углево-
дородных цепей; структурирование
вновь образовавшихся молекулярных
цепей; уменьшение содержания сво-
бодной серы, использованной для
вулканизации резины, деструкция
серных, полисульфидных связей,
модификация молекулярных цепей
каучука; изменение углеродных це-
пей, образованных сажей, содержа-
щейся в резине. Это свидетельствует
о сложности физико-химических
процессов, лежащих в основе реге-
нерации резины.
При получении регенерата при-
меняются различные химические ве-
щества: мягчители, активаторы, мо-
дификаторы, эмульгаторы и др. В ка-
честве мягчителей используются про-
дукты переработки нефти, угля,
сланцев и лесохимического произ-
водства. Содержание мягчителей за-
висит от способа производства реге-
нерата.
Активаторы позволяют сократить
продолжительность и снизить темпе-
ратуру процесса, улучшить свойства
конечного продукта. В качестве акти-
ваторов наибольшее применение на-
шли серосодержащие органические
соединения.
Модификаторы позволяют придать
регенерату и резине на его основе не-
которые специальные свойства —
прочность, масло-, бензостойкость,
блеск и др. Для модификации регене-
рата используются как мономеры (ма-
леиновый ангидрид, малеиновая и
лимонная кислоты и др.), так и поли-
меры (полистирол, полиметилмета-
крилат, поливинилхлорид и др.).
Эмульгаторы применяют в технологи-
ческих целях — для стабилизации вод-
ных дисперсий измельченных резино-
вых отходов.
Известно большое число методов
получения регенерата В настоящее вре-
мя в отечественной промышленной
практике регенерат получают паровым
(=15%), водонейтральным (=40%)
и термомеханическим (= 45 %) мето-
дами.
Независимо от метода регенерации
резиновые изделия (в основном авто-
мобильные покрышки) сначала про-
ходят подготовительные операции, в
целом одинаковые для всех методов
(рис. 4.13, а): их подвергают сортировке
по видам, типам и содержанию кау-
чука, освобождают от металла на бор-
торезательных станках, разрубают ме-
ханическими ножницами на 2—4 час-
ти, измельчают на шипорезах на по-
лукольца шириной 10—40 мм, кото-
рые дробят в резиновую крошку пос-
ледовательной переработкой на дро-
бильных и размольных вальцах (ис-
пользуют также молотковые дробил-
ки и дисковые мельницы), агрегиро-
ванных с виброситами. Получаемая
резиновая крошка (частицы размером
1—2 мм) с содержанием текстильных
волокон от 2 до 10 % (в зависимости
от последующего метода обработки)
является полупродуктом для производ-
ства регенерата.
280
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 14.3. Схемы отделений производства шинного регенерата:
а — подготовительные отделения, б, в — основного производства (б — паровым методом; в —
водонейтральным методом); / — цепной конвейер; 2 — борторезатсльный станок; 3 — механичес-
кие ножницы, 4— шипорез, 5 — ленточный транспортер, 6 — дробильные вальцы; 7— элеватор;
8 — вибросито, 9 — шнековый транспортер; 10 — размольные вальцы; 11 — бункеры; 12 —
воздуходувка; 13 — циклон; 14 — автоматические весы; 15 — бункер-дозатор; 16 — смеситель;
17 — противень; 18 — мерник; 19 — емкость для мягчителей; 20 — девулкаиизационный котел;
21 — регенеративно-смесительные вальцы; 22 — подготовительные рафинеровочные вальцы; 23 —
червячный фильтр-пресс; 24 — выпускные рафинеровочные вальцы; 25 — готовый продукт, 26 —
склад регенерата; 27 — бак для подогрева воды; 28 — баки для мягчителей; 29 — мерники; 30 —
автоклав, 31 — буферная емкость, 32 — сетчатый барабан, 33 — пресс-шнек, 34 — рыхлитель
281
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
При паровом методе (рис. 4.13, б)
дозированные порции обестканен-
ной резиновой кротки смешивают
с мягчителями и загружают в девул-
канизационный котел, где обраба-
тывают острым паром под давлени-
ем 0,8—1,0 МПа при температуре
175—185 °C в течение 7—8 ч (для шин-
ной резины). Полученный путем та-
кой обработки девулканизат с целью
гомогенизации и пластификации сме-
си последовательно перерабатывают
на вальцах (регенеративно-смеситель-
ных и подготовительных рафинеро-
вочных) и пропускают через червяч-
ный фильтр-пресс (стрсйнер). Окон-
чательную обработку резиновой мас-
сы с выдачей готового продукта (ре-
генерата) проводят на выпускных ра-
финеровочных вальцах.
Основным недостатком парового
метода является отсутствие переме-
шивания девулканизируемой массы,
что является главной причиной по-
лучения неоднородного по степени
пластичности регенерата. Значитель-
но более качественный регенерат по-
лучают водонейтральным методом.
Процесс де вулканизации обестка-
ненной резины по водонейтрально-
му методу (рис. 4.13, в) проводят в
снабженных мешалками вертикаль-
ных автоклавах в среде водной эмуль-
сии мягчителей при 180—185 °C в те-
чение 5—8 ч. Греющий пар подают в
рубашку автоклава при избыточном
давлении 1,2 МПа и температуре
191 °C. По окончании процесса девул-
канизации содержимое под неболь-
шим давлением передают в буферную
емкость, откуда оно поступает в сет-
чатый барабан для отделения от де-
вулканизата основной массы воды.
Более полное обезвоживание девул-
канизата (до остаточной влажности
282
15—18%) проводят в пресс-шнеках.
Его сушку можно проводить в ваку-
умных или ленточных сушилках. Даль-
нейшую механическую обработку де-
вулканизата с получением регенера-
та проводят аналогично обработке
паровым методом.
При регенерации резины по во-
донейтральному методу непрерывное
перемешивание способствует ее луч-
шему набуханию в мягчителях. Кро-
ме того, при использовании в каче-
стве мягчителей смол хвойных пород
древесины содержащиеся в них во-
дорастворимые кислоты разрушают
остатки текстильного волокна (ана-
логичный эффект достигается при
добавлении хлоридов цинка и каль-
ция). Все это положительно сказыва-
ется на качестве регенерата.
Технически наиболее совершен-
ным методом регенерации резины
является термомеханический метод,
позволяющий значительно ускорить
технологический процесс, сделав его
непрерывным, и обеспечить сниже-
ние себестоимости регенерата за счет
максимальной механизации и авто-
матизации производства.
При производстве регенерата тер-
момеханическим методом (рис. 4.14)
обестканенную до остаточного содер-
жания волокна <2% резиновую
крошку непрерывно смешивают с
мягчителями и в течение 4—12 мин
пропускают через червячный девул-
канизатор (червячный пресс) с уд-
линенным корпусом при температу-
ре 140—210 °C. Выходящий из пресса
девулканизат обрабатывают на рафи-
неровочных вальцах с получением ре-
генерата. Производимый таким спо-
собом регенерат более однороден и
пластичен, чем регенерат, получае-
мый водонейтральным методом.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 4.14. Схема производства регенерата термомеханическим методом:
1 — бункер для дробленой резины; 2 — емкость для мягчителей; 3 — дозаторы; 4 — смеситель;
5 — червячный дсвулканизатор; 6 — рафинировочные вальцы; 7 — продукт
В нашей стране разработаны и
новые методы производства регене-
рата: метод диспергирования и ра-
диационный метод. Метод дисперги-
рования заключается в механическом
измельчении резины до тонкодис-
персного состояния в водной среде.
Процесс проводят в присутствии ак-
тиваторов девулканизации и поверх-
ностно-активных веществ при пони-
женной температуре (40—60 °C), что
предупреждает рост окислительных
процессов и значительные измене-
ния каучуковых компонентов рези-
ны во время регенерации. Радиаци-
онный метод (при воздействии
у-излучения) можно использовать
для регенерации резины на основе
бутилкаучука. Тщательное измельче-
ние резины при этом не является
обязательным.
Себестоимость производимого в
СССР регенерата была в 4—6 раз
ниже себестоимости синтетических
каучуков общего назначения — бу-
тилкаучука, изопренового и бутади-
енового каучуков. Поэтому его ис-
пользование для частичной или пол-
ной замены каучука при производстве
многих резиновых технических изде-
лий было экономически выгодно.
Важно, что применение регенерата в
резиновых смесях дает не только эко-
номические, но и технические пре-
имущества (увеличение скорости сме-
шивания, уменьшение энергозатрат
на обработку, уменьшение усадки
получаемых резин и др.). Вместе с тем
в последние десятилетия как в Рос-
сии, так и за рубежом производство
и потребление регенерата по ряду
причин (резкое повышение требова-
ний к качеству регенерата, увеличе-
ние затрат на его производство и др.)
непрерывно сокращается.
Металлосодержащие отходы реге-
нератных производств (например,
бортовые кольца автопокрышек)
могут быть использованы в черной
металлургии. Из текстильных отходов
можно делать плиты для тепловой и
звуковой изоляции, набивку для ме-
бели и т.д.
Другим направлением переработ-
ки резиновых отходов является их
размол в крошку. Для такой персра-
283
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
ботки используют, в частности, ав-
топокрышки больших размеров без
металлического корда. Получаемую
резиновую крошку можно перераба-
тывать в различные строительные
материалы (битумно-резиновые мас-
тики для антикоррозионной защиты
различных сооружений, гидроизоля-
ционные и кровельные рулонные
материалы, в которых может содер-
жаться 10—40 % крошки), эффектив-
но использовать в качестве компонен-
та материалов для дорожных покры-
тий, применять для изготовления хи-
мически стойкой тары, некоторых
технических материалов и для других
целей.
Отечественная промышленность
выпускает шесть марок регенерата,
свойства которого зависят от исполь-
зуемого сырья и технологии произ-
водства (табл. 4.2).
Таблица 4.2
Свойства регенерата
Наименование показателя Марка регенерата
РШТ РСТ РЩ РКЕ PC
Содержание летучих, % (масс.), при: ПО °C 150 °C £0,6 £0,65 £2,5 £ 1.6 £2,75
Содержание золы, % (масс.) 5,0 £8,0 <7,5 £7,0 £8,0
Мягкость, мм 2,5—3,5 2,0—4,0 2,0—3,3 2,5—3,5 2,0—3,5
Эластическое восстановление, мм 1,15±0,45 0,5—2,0 1.2±0,55 1,2±0,55 0,5—2,0
Прочность при растяжении, МПа, не менее 2*5,39 £3,92 2*5,39 2*6,86 £3,92
Относительное удлинение, % 400±50 >300 >420 £450 £300
Регенерат является ценным вто-
ричным сырьем и используется при
изготовлении резинотехнических из-
делий, подошвенных резин. Потреб-
ление регенерата в шинной промыш-
ленности составляет около 2 % от
каучука, при производстве РТИ —
13 % и обуви — 10 %.
В резинотехнической промышлен-
ности регенерат применяют в соста-
ве резиновых смесей при изготовле-
нии рукавных изделий, прокладок,
ремней и другой продукции. Некото-
рые изделия, такие, как пластины,
коврики бытового назначения, изго-
тавливают почти без добавления ка-
учука в резиновую смесь.
При получении некоторых резин
содержание регенерата может дости-
гать 50 % от содержания каучука, а
при изготовлении формованных каб-
луков — 100 % от содержания каучу-
ка. На основе регенерата получают
резиновые клеи с высоким сопротив-
лением старению и адгезией к раз-
личным материалам.
Низкосортный регенерат марок PC
и РСТ используют при изготовлении
плит для покрытия полов животновод-
ческих ферм, спортивных площадок,
а также для изготовления строитель-
ных материалов типа шифера.
4.2.3. Термические методы
утилизации резиновых отходов
Анализ элементного состава авто-
покрышек показывает, что их основой
являются углерод и водород, вслед-
ствие чего автопокрышки обладают
высокой теплотой сгорания. Поэтому
284
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
широкое распространение получили логическая чистота процесса, воз- термические методы утилизации отхо- можность производства продуктов дов резины и шин, в частности пиро- высокого качества, пользующихся лиз и сжигание. Элементный состав спросом на рынке. Пиролиз происхо- автопокрышек приведен ниже, %: дит при ограниченном доступе кис- Протектор Каркас города и температуре 500-1000 °C. От q gg зо 70 1 температуры зависит состав продук- Н 7,20 7,7 тов, образующихся при пиролизе, и S 1,64 1,3 соотношение твердой, жидкой и га- Fe — 18,57 зообразной фракций. При пиролизе Остальные 2,86 2,33 выделяется значительное количество В зависимости от конструкции тех- тепла, так что его подвод извне к нологического оборудования пироли- реактору необходим только на на- зу могут подвергаться как измельчен- чальной стадии процесса. Средний ные, так и целые автопокрышки. Пре- массовый баланс процесса пиролиза имуществами утилизации автопокры- шин при различных температурах шек методом пиролиза являются: эко- приведен в табл. 4.3. Таблица 4.3 Выход и теплота сгорания продуктов пиролиза шин
Продукты, теплота сгорания Показатели при температуре пиролиза,-°C
500 700 800
Твердые, % (масс.) 60,5 52,0 44,0
Жидкие, % (масс.) 30,3 27,9 17,7
Газообразные, % (масс) 68 18,2 26,2
Потери, % (масс.) 2,4 1,9 2,1
Расход энергии, МДж/кг 4,2 5.7 4,6
Теплота сгорания продуктов, МДж/кг. газообразных жидких твердых 34,018 44,125 35,350 44,095 42,080 33,390 37,768 25,620 31,080
Газообразные продукты пироли-
за содержат 48—52 % водорода, 25—
27 % метана и имеют высокую теп-
лоту сгорания (34—44 МДж/кг). Они
используются как источник энергии.
Твердые продукты пиролиза (так на-
зываемый шинный кокс) использу-
ют при очистке сточных вод от ионов
тяжелых металлов, фенола, нефте-
продуктов. Технический углерод, по-
лучаемый при пиролизе, использует-
ся в качестве активного наполнителя
в производстве резиновых смесей,
пластмасс и в лакокрасочной про-
мышленности. Жидкая фракция про-
дуктов пиролиза резиновых отходов
также является высококачественным
топливом, но продукт ее переработ-
ки может использоваться и в составе
резиновой смеси.
Схема установки для пиролиза
автопокрышек приведена на рис. 4.15.
Изношенные покрышки 1 после
мойки поступают в резательную ма-
шину 2, где разрезаются на куски
размером 100—400 мм и в таком виде
285
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
подаются в бункер, а оттуда — в за-
грузочное устройство 5, которым снаб-
жен реактор 4. Существуют техноло-
гические схемы, по которым автопок-
рышки загружаются в реактор в не-
измельченном виде. Однако, посколь-
ку плотность укладки неизмельченных
покрышек не превышает 150 кг/м3,
при их загрузке в реактор попадает
значительное количество воздуха, и
процесс пиролиза происходит неэф-
фективно. Загрузочное устройство
представляет собой шлюзовую каме-
ру с двумя затворами, предотвраща-
ющими попадание в реактор избы-
точного количества воздуха. Загрузка
кусков покрышек в реактор произ-
водится циклично. Реактор снабжен
топкой 5, в которой для начала про-
цесса сжигается природный газ, а
затем после стабилизации процесса
пиролиза в нее подается образующий-
ся пиролизный газ. В нижней части
реактора имеется разгрузочное уст-
ройство для выгрузки металлокорда
и образующегося кокса.
Рис. 4 15. Схема установки утилизации автопокрышек методом пиролиза.
1 — автопокрышка; 2 — гильотина; 3 — загрузочное устройство; 4 — реактор; 5 — топка; 6 —
циклон, 7 — холодильник, 8 — дистилляционная колонка, 9 — конденсатосборник; 10 — теп-
лообменник; 11— компрессор; 12 — дробилка кокса; 13— магнитный сепаратор
Дисперсные продукты пиролиза
выносятся из реактора потоком об-
разующегося пиролизного газа в цик-
лон 6, где газ отделяется от твердых
частиц сажи. Из циклона газообразная
фракция попадает в холодильник 7,
который охлаждается проточной во-
дой. В нем происходит конденсация
смолы; образующаяся газоконденсат-
ная смесь стекает на разделение в
дистилляционную колонну 8, где она
разделяется на фракции с различной
температурой кипения, которые со-
бираются в конденсатосборник. Ниж-
няя часть дистилляционной колонны
обогревается горячей водой, посту-
пающей из холодильника в теплооб-
менник 10, Пиролизный газ, выхо-
дящий из дистилляционной колон-
ны, с помощью компрессора 11 по-
286
Часть УШ. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ступает на сжигание в реактор. Из-
быточный пиролизный газ подается
внешним потребителям, в частности
для сжигания с целью получения го-
рячей воды и пара.
Твердая фаза в виде смеси кокса
и металлокорда после выгрузки из
реактора поступает в валковую дро-
билку 12 и разделяется магнитным
сепаратором 13. Металлокорд постав-
ляется внешнему потребителю для
дальнейшего переплава. Измельчен-
ный и прошедший грохочение дис-
персный кокс гранулируется с целью
получения активного угля.
Американские фирмы осуществ-
ляют пиролиз утильных шин по тех-
нологии термической переработки
горючих сланцев. На рис. 4.16 пока-
зана схема установки для пиролиза
измельченных шин в смеси с твер-
дым теплоносителем, в качестве ко-
торого используют керамические
шары диаметром около 1,3 см. Ку-
сочки шин поступают в горизонталь-
ную вращающуюся печь, где смеши-
ваются с нагретыми шарами и под-
вергаются пиролизу при 650 °C. Смесь
твердого остатка пиролиза и шаров
разделяется на барабанном грохоте.
Парогазовая смесь поступает во
фракционирующую колонну. Пиро-
лизный газ используется для нагре-
вания шаров.
Следует отметить, что примене-
ние керамических шаров в качестве
теплоносителя позволяет значитель-
но уменьшить спекание пиролизуе-
мого материала.
По методу, внедряемому в про-
мышленность японскими компания-
ми, изношенные шины подвергают-
ся двухступенчатому дроблению, в
результате которого стальной корд
практически полностью отделяется от
резины и затем улавливается магнит-
ными сепараторами. Куски шин раз-
мером 20—30 мм подаются шнековым
питателем в реактор установки пиро-
лиза (рис. 4.17). Реактор предваритель-
но разогревают, подавая в слой за-
грузки нагретый в специальной печи
воздух. Затем, когда начинается про-
цесс разложения, подачу топлива в
печь прекращают, и процесс осуще-
ствляется за счет частичного сгора-
ния резины (около 2 % при 450 °C),
причем теплоносителем служит обра-
зующийся углевидный остаток. Для
предотвращения агломерации частиц
псевдоожиженного слоя и местных
перегревов предложено организовать
механическое перемешивание слоя
специальной мешалкой.
Рис. 4.16. Схема установки для пиролиза
изношенных шин с твердым теплоноси-
телем:
I — измельченные шины, II — горячие шары;
III — шары; IV — парогазовая смесь; V — газ
пиролиза; VI— нафта, VII — газойль, VIII —
мазут; IX— воздух; X — дымовые газы на про-
мывку и выброс, XI — стальной корд; XII —
углеродистый продукт; 1 — бункер; 2 — нагре-
ватель керамических шаров, 3 — вращающая-
ся печь; 4 — сепаратор с грохотом; 5 — ко-
лонна, 6— подъемник шаров; 7— сепаратор
для отделения твердого остатка
287
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке инефтехимии
Рис. 4.17. Схема установки для пиролиза
изношенных шин в псевдоожиженном
слое:
/ — измельченные шины; II — воздух; /// —
газ пиролиза; IV — смолы; V — дымовые газы;
1 — питатель; 2 — реактор; 3 — циклон;
4 — закалочный аппарат; 5 — сепаратор; 6 —
десульфуратор; 7—камера сжигания; 8— сбор-
ник смолы, 9 — сборник твердого остатка;
10 — печь предварительного нагрева
Рис. 4.18. Реактор для пиролиза изношен-
ных шин без предварительного измельче-
ния:
/— шины, //—парогазовая смесь, /// — горя-
чий дым, IV— газ для псевдоожижения; V—
твердый продукт; / — шлюз, 2 — корпус; 3 —
псевдоожиженный слой; 4 — поворотная ре-
шетка; 5 — шахта для стального корда
Рис. 4.19. Реактор для пиролиза шин:
/ — пар, // — воздух; /// — топливо; IV — па-
рогазовая смесь; V — твердый продукт; / —
привод цепного конвейера; 2 — камера для
загрузки шин и выгрузки корда; 3 — псевдо-
ожиженный слой; 4 — мешалка; 5 — печь
предварительного нагрева
В нашей стране опробована воз-
можность переработки в псевдоожи-
женном слое целых шин без предва-
рительного измельчения. Схема реак-
тора, разработанного для этого про-
цесса, показана на рис. 4.18.
Реактор выполнен из стали и фу-
терован изнутри огнеупорным кир-
пичом. В зоне реакции с основанием
288
900x900 мм создается псевдоожижен-
ный слой песка или тонкодиспсрс-
ного пиролизного угля, причем для
псевдоожижения и нагревания слоя
используется описанный выше метод.
Стальные обогревательные трубы рас-
положены в двух плоскостях. Под
ними находится труба с отверстия-
ми, через которые подается газ для
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
псевдоожижения слоя. Ниже выход-
ных отверстий находится спокойная
зона, из которой можно удалять твер-
дые продукты пиролиза.
Шины целиком вкатываются в зону
псевдоожиженного слоя через много-
камерные шлюзовые системы. Для вы-
грузки из зоны реакции стального кор-
да предусмотрена специальная пово-
ротная решетка с программным управ-
лением. Проведенные опыты показали,
что процесс пиролиза одной шины
завершается в течение 5 мин.
В Японии опытная переработка
целых шин осуществляется (рис. 4.19)
в аппарате с псевдоожиженным сло-
ем и механической мешалкой. Тем-
пературу в слое углеродистого теп-
лоносителя (пиролизной сажи) ре-
гулируют изменением количеств по-
даваемых в слой воздуха и пара.
Шины по цепному конвейеру пода-
ются в реакционную зону. Скорость
цепи регулируют так, чтобы обеспе-
чить достаточное время контакта
шины с теплоносителем. Стальной
корд, остающийся на крючьях цепи,
поднимают из реакционной зоны.
Подача шин на переработку и уда-
ление корда производится через сег-
ментные затворы в верхней части
реактора.
Наряду с описанными разрабаты-
ваются и другие методы термической
переработки изношенных шин.
В частности, заслуживает внима-
ния пиролиз в расплавах солей при
650—800 °C. При пиролизе образуют-
ся газообразные углеводороды; сажа
после разложения шины плавает на
поверхности расплава; стальные час-
ти корда опускаются на дно. Состав
продуктов пиролиза в солевых распла-
вах следующий: 35—50 % углерода,
20 % газообразных углеводородов (до
С4), 10 % ароматических углеводоро-
дов и 20—30 % пиролизного масла.
С повышением температуры увеличи-
вается доля газообразных продуктов
и ароматических углеводородов.
Представляет определенный ин-
терес процесс, сущность которого
заключается в термообработке резин
при повышенной температуре в во-
дородной атмосфере. При этом полу-
чают жидкое топливо с низким со-
держанием серы и, кроме того, газ и
твердый углеродистый продукт.
Известен метод деполимеризации из-
ношенных шин нагреванием в аро-
матическом мягчителе до растворения
углеродной части резины. Однако все
эти методы еще не вышли из стадии
лабораторных испытаний.
Во ВНИИнефтехиме проводились
исследовательские и опытные рабо-
ты по совместной термической пере-
работке горючих сланцев и резино-
вых отходов. Установлено, что при до-
бавлении резины можно повысить
эффективность переработки сланцев
с низким содержанием органической
массы. Так, в результате полукоксо-
вания смесей на основе сланцев с
теплотой сгорания 10,5 и 8 МДж/кг,
содержащих соответственно 10 и 25 %
резины, можно получить такой же
выход смолы, как и из высококаче-
ственного сланца с теплотой сгора-
ния 13,4 МДж/кг. При этом, как по-
казали расчеты, возрастание выхода
смолы обеспечивается не только час-
тичной заменой сланца резиной, при
термообработке которой образуется
около 50 % жидких продуктов, но и
более полным извлечением смолы из
сланца, что, как можно предполо-
жить, является результатом экстрак-
тивного действия легких масел, об-
разующихся при разложении резины.
289
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
4.3. Утилизация отработанных
нефтепродуктов
Основная масса отработанных
нефтепродуктов образуется в ходе эк-
сплуатации автомобильного и трактор-
ного парка, речного, железнодорож-
ного и авиационного транспорта, а
также станочного парка страны. Нор-
мативы отходов отработанных нефте-
продуктов (смазочных масел) устанав-
ливаются индивидуально для каждой
отрасли и вида техники. В табл. 4.3 по
данным ВНИИР приведены, как при-
мер, значения удельных показателей
отходов при эксплуатации и обслужи-
вании автотранспорта.
Таблица 4.3
Удельные показатели образования отходов при эксплуатации
и обслуживании автомобильного транспорта
№ п/п Вид проводимых работ Наименование образующихся отходов Значения удельных показателей образующихся отходов (в расчете на один автомобиль соответст- вующей классификации)
1 2 3 4
1 Ежедневное техническое обслуживание автомобилей Сточные воды после мойки автомобилей: легковых грузовых автобусов 8,0 куб. м на 10 тыс. км пробега’ 9,5 куб. м на 10 тыс. км пробега 7,5 куб. м на 10 тыс. км пробега
2 Очередное и сезонное техни- ческое обслужива- ние, текущий ре- монт автомобилей (ТО-1, ТО-2, ТР) Отработанные моторные масла автомобилей: легковых грузовых, работающих на бензине и сжиженном газе грузовых, работающих на дизельном топливе автобусов, работающих на бензине и сжиженном газе автобусов, работающих на дизельном топливе внедорожных автомобилей — самосвалов и другой подоб- ной техники, работающей на дизельном топливе Отработанные трансмиссион- ные масла автомобилей: легковых грузовых, работающих на бензине и сжиженном газе грузовых, работающих на дизельном топливе автобусов, работающих на бензине и сжиженном газе автобусов, работающих на дизельном топливе 0,56 л на 100 л израсходованного топлива 0,71 л на 100 л израсходованного топлива 0,77 л на 100 л израсходованного топлива 0,73 л на 100 л израсходованного топлива 0,85 л на 100 л израсходованного топлива 1,17 л на 100 л израсходованного топлива 0,02 л на 100 л израсходованного топлива 0,04 л на 100 л израсходованного топлива 0,05 л на 100 л израсходованного топлива 0,03 л на 100 л израсходованного топлива 0,06 л на 100я израсходованного топлива
290
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 4.3
1 2 3 4
внедорожных автомобилей — самосвалов и другой подоб- ной техники, работающей на дизельном топливе Отработанные специальные масла(гидравлические) автомобилей с установленным на них рабочим оборудовани- ем с гидравлическим приво- дом и автобусов, работающих на дизельном топливе автобусов, работающих на бензине и сжиженном газе внедорожных автомобилей — самосвалов и другой подоб- ной техники Замасленная обтирочная ветошь от обслуживания автомобилей: легковых грузовых автобусов 1,17 л на 100 л израсходованного топлива 0,1 л на 100 л израсходованного топлива 0,01—0,1 л на 100 л израсходо- вание! о топлива (в зависимости от марки автобуса) 0,6 л на 100 л израсходованного топлива 1,05 кг на 10 тыс. км пробега* 2,18 кг на 10 тыс. км пробега 3,0 кг на 10 тыс км пробега
3 Ремонт деталей, узлов и агрегатов автомобилей Лом черных металлов, образую- щихся при ремонте автомобилей (непригодные детали и узлы, куски металла, металлическая стружка, остатки сварочных электродов, проволоки и т.п.): легковых грузовых автобусов Лом черных металлов от заме- ны агрегатов автомобилей легковых грузовых автобусов Лом цветных металлов, образую- щихся при ремонте автомобилей: легковых грузовых автобусов Лом цветных металлов от заме- ны агрегатов автомобилей, легковых грузовых автобусов 8,0 кг на 10 тыс. км пробега 20,2 кг на 10 тыс. км пробега 26,3 кг на 10 тыс. км пробега 22,5 кг на 10 тыс. км пробега** 86,0 кг на 10 тыс км пробега 62,0 кг на 10 тыс. км пробега 0,19 кг на 10 тыс. км пробега 0,55 кг на 10 тыс. км пробега 0,77 кг на 10 тыс. км пробега 3,5 кг на 10 тыс. км пробега*’ 31,8 кг на 10 тыс км пробега 44,5 кг на 10 тыс. км пробега
4 Шиномонтажные, шиноремонтные и вулканизационные работы Изношенные шины и автомо- бильные камеры автомобилей: легковых грузовых автобусов 3,7 кг на 10 тыс. км пробега 19,1 кг на 10 тыс. км пробега 17,3 кг на 10 тыс км пробега
291
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
Продолжение табл. 4.3
_1_ 2 3 4
Отходы резинотехнических материалов, образующиеся при проведении вулканизационных работ для автомобилей: легковых грузовых автобусов 0,1 кг на 10 тыс. км пробега 0,2 кг на 10 тыс. км пробега 1,2 кг на 10 тыс. км пробега
5 Ремонт или замена аккумуляторных батарей Отработанные электролиты от аккумуляторных батарей авто- мобилей: легковых грузовых автобусов Лом свинца от отработанных аккумуляторных батарей авто- мобилей: легковых грузовых автобусов Сточные воды от промывки аккумуляторных батарей (дета- лей аккумуляторов) и исполь- зуемого оборудования(посулы) автомобилей: легковых грузовых автобусов 0,6 л на 10 тыс. км пробега 2,7 л на 10 тыс. км пробега 0,94 л на 10 тыс. км пробега 0,94 кг на 10 тыс. км пробега*** 4,18 кг на 10 тыс. км пробега 1,31 кг на 10 тыс. км пробега 0,05 л на 10 тыс. км пробега 0,42 л на 10 тыс. км пробега 0,41 л на 10 тыс. км пробега
6 Деревообрабаты- вающие и обойные работы, распаков- ка материалов и запасных частей из упаковочной тары Отходы деревянной тары, обра- зующиеся при проведении ра- бот для автомобилей: легковых грузовых автобусов Отходы текстильных материа- лов, образующиеся при прове- дении работ для автомобилей: легковых грузовых автобусов Отходы кожевенных материа- лов (искусственных кож), обра- зующиеся при проведении обойных работ для автобусов Отходы пластмассовых материа- лов (фурнитуры, тары) и поли- этилена, образующиеся при про- ведении работ для автомобилей: легковых грузовых автобусов 1,4 кг на 10 тыс. км пробега 100,9 кг на 10 тыс. км пробега 45,5 кг на 10 тыс. км пробега 0,2 кг на 10 тыс. км пробега 0,1 кг на 10 тыс. км пробега 1,0 кг на 10 тыс. км пробега 0,5 кг на 10 тыс. км пробега 0,4 кг на 10 тыс. км пробега 0,7 кг на 10 тыс. км пробега 1,1 кг на 10 тыс. км пробега
292
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов*
Продолжение табл. 4.3
1 2 3 4
Макулатура, образующаяся при проведении работ для автомобилей: легковых грузовых автобусов 0,8 кг на 10 тыс. км пробега 1,9 кг на 10 тыс. км пробега 1,1 кг на 10 тыс. км пробега
7 Окрасочные работы Отходы лакокрасочных материалов от покраски автомобилей: легковых грузовых автобусов 0,3 кг на 10 тыс. км пробега 0,8 кг на 10 тыс. км пробега 1.0 кг на 10 тыс. км пробега
Здесь и далее показатели (на 10 тыс. км пробега одного автомобиля соответствующей класси- фикации) рассчитаны с целью упрощения определения образующихся отходов. На практике ежегодный пробег автомобилей в среднем составляет: легковых — 20*30 тыс. км; легковых — такси и автобусов — 60*80 тыс. км; грузовых — 55*60 тыс. км. Средний и капитальный ремонт автомобилей с заменой (ремонтом) основных узлов и агрега- тов проводится исходя из их технического состояния и установленных норм пробега. Для лег- ковых автомобилей проведение капитального ремонта осуществляется после 150-5-200 тыс. км пробега, грузовых — 300-5-350 тыс. км, автобусов — 400-5-500 тыс. км. ” При расчетах образования лома свинца без учета пробега автомобиля — срок службы акку- муляторных батарей составляет 3—4 года.
При обслуживании техники в виде
отхода образуется обтирочная ве-
тошь, загрязненная нефтепродукта-
ми. В табл. 4.4 поданным ВНИИР при-
ведены нормы образования данного
отхода для некоторых видов техники.
Таблица 4.4
Удельные показатели образования обтирочных материалов
при обслуживании техники и оборудования
№ п/п Наименование станков или оборудования (техники) Норма образования за смену, г (из расчета 8-ми часов рабочего времени)
1 Специальные токарные 120
2 Токарно-внпторсзныс обдирочные 70—200
3 Токарно-отрезные, центровальные, одношпиндельные автоматы 70
4 Карусельные, расточные, продольно- строгальные, продольно-фрезерные 150—200
5 Сверлильные 50—80
6 Шлифовальные, копировальные, притирочные, универсально-заточные 80—100
7 Заточные станки для резцов, лил, фрез, плашек и др. 35
8 Метизные станки 40
9 Ремонт и монтаж станков 100
10 Ремонт электрооборудования 150
11 Обслуживание и ремонт автомобильной техники Показатели и их размерность указаны в табл. 4.3, п.2
293
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
4.3.1, Источники и классифика-
ция нефтесодержащих отходов
К нефтепродуктам относят боль-
шую группу материалов, получаемых
из нефти, в том числе: топлива, мас-
ла, смазки и др. К топливам относят-
ся бензин, газотурбинные, дизель-
ные, бытовые топлива, мазуты. Мас-
ла подразделяются на моторные,
трансмиссионные, энергетические и
индустриальные. Ассортимент смазок
чрезвычайно широк и включает бо-
лее 200 марок полужидких, пластич-
ных и твердых материалов. Все неф-
тепродукты, как правило, являются
многокомпонентными системами. В их
состав входят различные добавки (ан-
тидетонаторы, противостарители,
загустители, присадки и др.), кото-
рые предназначены для придания
нефтепродуктам технических свойств,
обеспечивающих их работоспособ-
ность в специфических условиях.
Нефтесодержащие отходы и неф-
тепродукты являются одними из ос-
новных загрязнителей окружающей
среды. Они образуются при транспор-
тировке сырой нефти и продуктов ее
переработки, эксплуатации различ-
ных машин и механизмов, в первую
очередь автотранспорта, авариях
транспорта, очистке транспортных
емкостей и в других случаях.
Основные потребители нефтепро-
дуктов сосредоточены в крупных про-
мышленных центрах. Это предприятия
транспорта и различных отраслей про-
мышленности: машиностроения, хи-
мической, нефтехимической, легкой,
металлургической и многих других,
использующих топливо, смазочные
масла, промывочные жидкости и дру-.
гие продукты переработки нефти.
Около 65 % общих потерь нефте-
продуктов в окружающую среду со-
294
ставляют сбросы от промышленных
механизмов и транспортных средств.
Кроме неизбежных потерь, связанных
с реализацией технологических про-
цессов (угар масла, испарение топ-
лива, унос СОЖ со стружкой метал-
ла и т.п.), большие потери нефтепро-
дуктов происходят из-за плохой орга-
низации труда и слабой технологи-
ческой дисциплины, а иногда и про-
сто из-за варварского отношения к
природе. Примером может служить
слив отработанного масла из двига-
теля автомобиля прямо на землю.
Использование нефтепродуктов
(бензина, керосина и др.) в качестве
моющих средств является давно ус-
таревшей технологией, приводящей
к загрязнению окружающей среды и
нерациональному использованию ре-
сурсов. Более эффективно использо-
вать для этих целей специальные мо-
ющие растворы. Несмотря на это, еще
очень часто нефтепродукты исполь-
зуют для очистки загрязненных агре-
гатов транспортных средств и другой
техники.
Другим источником нефтесодер-
жащих отходов являются очистные
сооружения предприятий. Большин-
ство из них не имеет замкнутого цик-
ла и после очистки сбрасывает за-
грязненную воду в общегородские ка-
нализационные системы или прямо
в водоемы и реки. Во многих случаях
содержание нефтепродуктов в сточ-
ных водах, поступающих в городскую
канализацию, достигает 100 мг/л, а
иногда и значительно больше (авто-
транспортные предприятия). В Моск-
ве, где экологический контроль за
очистными сооружениями особенно
жесткий, сточные воды предприя-
тий, поступающие на станции аэра-
ции, содержат нефтепродуктов от 3 до
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
13,7 мг/л. На этих станциях в дальней-
шем улавливается 80—97 % нефтепро-
дуктов. Однако имеющие место эпи-
зодические залповые выбросы нефте-
продуктов в сточные воды резко ус-
ложняют работу станций аэрации.
Большие количества сточных вод,
загрязненных нефтепродуктами, по-
ступают в канализационные системы
от предприятий нефтепродуктообеспе-
чения (нефтебаз, средств доставки
нефтепродуктов и т.п.). Среди таких
сточных вод — отстойные, промывоч-
ные, технологические, а также загряз-
ненный нефтепродуктами конденсат.
Значительное количество нефте-
продуктов поступает в городскую ка-
нализацию вместе с ливневыми во-
дами, смывающими с покрытий до-
рог, дворов, проездов, территорий
заводов нечаянно пролитые нефте-
продукты, умышленно слитое на зем-
лю и асфальт масло, конденсат вы-
хлопных газов автотранспорта и дру-
гие нефтесодержащие отходы. Зимой
нефтепродукты попадают в канали-
зационную систему и водоемы вмес-
те со сбрасываемым снегом, который
содержит их до 0,6 кг/м3.
Еще один источник нефтесодер-
жащих отходов — технологическая
вода после мойки автотранспортных
средств. Только на мойку автомоби-
лей расходуется свыше 500 млн. м3
воды, а кроме этого, значительное
количество воды расходуется на мой-
ку внутризаводских подъемно-транс-
портных машин, работающих с ис-
пользованием топлива нефтяного
происхождения.
do временем происходит накоп-
ление нефтепродуктов в водоемах,
реках и в почве, поскольку объем
попадающих в них отходов превыша-
ет возможности природы к самоочи-
щению от нефтесодержащих отходов
биохимическими методами.
Нефтесодержащие отходы можно
разбить на следующие основные груп-
пы: отходы безреагентной обработки
нефтесодержащих сточных вод; отхо-
ды, образовавшиеся в результате ре-
агентной обработки нефтесодержа-
щих сточных вод; смешанные отходы
трудноразделяемых нефтесодержащих
материалов (станочных эмульсий,
синтетических ПАВ, флотоконцент-
ратов и др.); принимаемые на реге-
нерацию масла; продукты очистки
нефтяных резервуаров.
К первой группе относятся осад-
ки и жидкие отходы, задерживаемые
на очистных сооружениях предприя-
тий, шламы из шламонакопителей
нефтеперерабатывающих заводов. Та-
кие отходы содержат много воды, но
легко отделяются от нее.
Ко второй группе отходов отно-
сятся осадки, образующиеся при очи-
стке сточных вод с применением хи-
мических веществ (сульфата алюми-
ния, хлорида железа, гидроксида
кальция и др.), имеющие сложные
физические свойства (гелеподоб-
ность), в результате чего отделение
воды от нефтепродуктов затруднено.
Третья группа отходов содержит
мало горючих компонентов, а физи-
ко-химические свойства их таковы,
что они практически не поддаются
отделению от воды.
К четвертой группе отходов отно-
сятся высококонцентрированные от-
* ходы нефтепродуктов, требующие
специфических методов утилизации.
Для обезвреживания нефтесодер-
жащих отходов могут применяться
рассмотренные выше методы фильт-
рации, химической и биохимической
обработки, сжигания и др. Разрабо-
295
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
тайные способы утилизации являют-
ся высокоэффективными, так как
наряду с обезвреживанием токсичных
продуктов позволяют получать цен-
ную продукцию.
4.3.2. Обезвоживание
нефтесодержащих отходов
Для уменьшения объемов нефте-
отходов, а также для повышения эф-
фективности применяемых способов
утилизации их предварительно отде-
ляют от воды. Для этого применяют
отстаивание, фильтрацию, центрифу-
гирование, разделение в гидроцикло-
пах, сушку, вымораживание. Так, от-
ходы первой группы легко разделяют-
ся при отстаивании: за 1 ч объем осад-
ка уменьшается на 35 %. Для фильтра-
ции отходов с высоким содержанием
нефтепродуктов применяют ленточ-
ные фильтры и ручные фильтр-прес-
сы. Для улучшения фильтрации неф-
теотходов проводят интенсивное их
перемешивание, усредняющее состав,
а также добавляют в них золу, поли-
электролиты и другие реагенты, из-
меняющие физико-химические свой-
ства отходов и облегчающие процесс
фильтрации. Осадки и отходы второй
и третьей групп, также содержащие
большое количество воды, гравитаци-
онными методами обезвоживаются
плохо и требуют иных способов раз-
деления. Для улучшения фильтрации
нефтесодержащих осадков второй
группы в них добавляют коагулянты,
например известь (10 г/л) и хлорид
железа (1 г/л). После коагуляции про-
изводится фильтрация на вакуум-
фильтре. Производительность фильт-
ра достигает 40 кг/(м2-ч), а влажность
осадка составляет 68—75 %.
Осадки моечной воды при мойке
автотранспорта легко разделяются в
центробежном поле, для чего исполь-
зуют гидроциклоны, соединенные с
бункерами-уплотнителями. В гидро-
циклоне происходит сгущение осад-
ка, а в бункере-уплотнителе — даль-
нейшее его обезвоживание методами
уплотнения. Недостатком этого метода
является значительный (до 50 %)
унос мелкодисперсной твердой фазы
с водой. Для этих же целей применя-
ются центрифуги непрерывного или
периодического действия, обладаю-
щие высокой устойчивостью к эро-
зионному износу. Содержание твер-
дой фазы в очищенной воде после
центрифуги, как правило, составля-
ет не более 0,001 %, а влажность твер-
дого осадка — не более 24 %.
Очистка моечной воды автопред-
приятия может быть организована по
схеме, приведенной на рис. 4.20.
Однако, учитывая огромное ко-
личество предприятий, имеющих в
своем хозяйстве автотранспорт, рас-
считывать сегодня на то, что все они
Шлам
Рис. 4.20. Схема установки для очистки моечной воды автопредприятия:
/ — решетка; 2 — гидроциклом; 3 — уплотнительный бункер; 4, 7 — емкости; 5 — насос;
6 — центрифуга
296
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
будут иметь очистные сооружения,
оснащенные центрифугой, фильтром
и другим оборудованием, не прихо-
дится. Поэтому более рационально
использовать мобильные установки,
способные очищать нефтесодержа-
щие моечные воды предприятий по
заранее согласованному графику с
последующим вывозом твердой фазы
и нефтесодержащего шлама на даль-
нейшую утилизацию.
4.3,3. Сжигание нефтеотходов
Нефтсотходы, которые нельзя ре-
генерировать, подвергаются сжиганию.
При горении таких отходов, содержа-
щих значительное количество воды,
происходят сложные химические про-
цессы, связанные с испарением воды
и наличием се паров в зоне пламени.
Это повышает скорость горения отхо-
дов вследствие увеличения количества
активных центров, каковыми являют-
ся положительно и отрицательно за-
ряженные ионы, образующиеся в ре-
зультате диссоциации воды. Появле-
ние в зоне пламени обводненного топ-
лива большого числа активных цент-
ров атомарного водорода Н* и гидро-
ксила ОН- во много раз ускоряет ре-
акцию окисления топлива.
Вода не только является иници-
атором реакции, но и участвует в
протекании самих реакций. Это под-
тверждается изменением интенсив-
ности свечения пламени, которое
наблюдается с увеличением содер-
жания воды в смеси. При сжигании
обводненных топлив уменьшается
дымление, которое является след-
ствием дефицита кислорода в зоне
протекания реакции.
Процесс сжигания нефтесодержа-
щих отходов может реализовываться
в топках различной конструкции: ка-
мерных, циклонных, надслоевых.
Особый интерес представляет турбо-
барботажный способ горения, кото-
рый характеризуется следующими
основными признаками:
1. Процесс сжигания осуществля-
ется в цилиндрической или узкой
кольцевой камере при большой крат-
ности обмена в тонком слое, приво-
димом во вращательное турбулентное
движение. Слой топлива быстро про-
гревается и частично распыляется на
более мелкие, чем при других спосо-
бах, капли.
2. Процесс ведется при понижен-
ном количестве первичного воздуха
и при большой его скорости. Барбо-
тажные элементы объединены в кол-
лекторные блоки.
3. Подача вторичного воздуха в
камеру сгорания осуществляется над
слоем отходов тангенциально с пе-
ресечением ее рабочего сечения. Не-
доиспарившиеся капли, вынесенные
из слоя под действием центробежной
силы, сепарируются на стенках ка-
меры сгорания, что исключает меха-
ническую неполноту сгорания.
4. Процесс сжигания ведется при
повышенном значении коэффициен-
та избытка воздуха.
Турбобарботажная установка
«Вихрь-1» с печью производительно-
стью 200 кг/ч показана на рис. 4.21.
При определенных условиях (коэф-
фициент избытка воздуха а= 1,4—1,9;
закрутка «вторичного» воздуха со ско-
ростью свыше 50 м/с) печи диамет-
ром до 0,6 м можно изготавливать цель-
нометаллическими без футеровки и
водяного охлаждения из обычной не-
ржавеющей стали 12Х18Н9Т, что уп-
рощает и удешевляет их конструкцию.
В печах диаметром более 0,8 м эф-
фект вращающегося кольца холодно-
297
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
го воздуха значительно ослабевает, и
такие установки нуждаются в футеров-
ке огнеупорным материалом, так как
их стенки нагреваются выше 700 °C.
Установки «Вихрь» выпускаются
с утилизацией тепла и с мокрой (ре-
агентной и безреагентной) очисткой
дымовых газов. Мобильные установ-
ки такого типа могут широко приме-
няться для сжигания горючих отхо-
дов непосредственно на месте их об-
разования.
Рис. 4.21. Передвижная установка
«Вихрь-1»:
/ — регулятор подачи нефтеотходов; 2 —
запальный патрубок; 3 — отверстия для
подачи «вторичного» воздуха; 4 — камера
сгорания; 5 — труба; 6 — турбобарботаж-
ная крестовина; 7 — днище горелки; 8 —
шибер «первичного» воздуха; 9 — шибер
«вторичного» воздуха; 10 — энергоблок;
11 — вентилятор; 12 — шасси
Основные характеристики турбо- работанной для сжигания нефтеотхо-
барботажной установки «Вихрь», раз- дов, приведены ниже:
Высота слоя отходов, см 0,2—3.0
Коэффициент избытка воздуха 1,4—1,9
Количество первичного воздуха, % от общего расхода 5—10
Скорость выхода первичного воздуха, м/с >50
Характер подачи вторичного воздуха Закрутка по внутренней и наружной сторонам кольцевой камеры
Допустимое содержание в отходах, %: влаги твердых минеральных примесей <60 < 15
Размер частиц твердых примесей, мкм 0—2000
Суммарная площадь сечения барботажных отверстий, % от общей площади ванны <0,1
Конструкционный материал камеры сгорания: при диаметре < 0,6 м при диаметре > 0,6 м Нержавеющая сталь Сталь с футеровкой огнеупорным кирпичом
Рекомендуемые к сжиганию углеводороды От ЛВЖ до тяжелых мазутов (U= 30-360 °C)
Для сжигания нефтесодержащих
жидких отходов, в том числе промсто-
ков и отработанных углеводородных
топлив, не подлежащих регенерации,
представляет интерес мобильная ус-
298
тановка, смонтированная на двухос-
ном шасси-прицепе МАЗ-5224В, ос-
новным элементом которой является
циклонная печь. В состав установки,
разработанной конструкторским бюро
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
транспортно-химического машино-
строения, входят камеры сгорания и
выброса, нагреватель, емкости с топ-
ливом и водой, центробежный и струй-
ный насосы, запорно-регулирующая
аппаратура и система управления.
Камера сгорания представляет со-
бой охлаждаемую воздухом циклонную
печь, снабженную огнеупорной футе-
ровкой. Пары отходов с помощью воз-
духа подаются в камеру через четыре
тангенциально установленных сопла,
топливо для поддержания горения
впрыскивается через центробежные
форсунки, моторы установлены ради-
ально в устьях воздушных сопел. Цик-
лонный принцип организации сжига-
ния создает хорошую турбулизацию
веществ, подаваемых в камеру. Основ-
ные характеристики мобильной уста-
новки, смонтированной на базе шас-
си МАЗ-5224В приведены ниже:
Производительность при
обезвреживании
промстоков, кг/ч...............> 500
Производительность при
обезвреживании паров, нм3/ч....> 200
Расход топлива (Т-1;
дизельное), кг/ч..............50—140
Потребляемая мощность, кВт.......< 60
Запасы:
топлива, т....................1,8
воды, т.......................0,55
сжатого воздуха (Р = 20 МПа), т . 0,08
П родолжите л ьн ость
непрерывной работы, ч.............15
Температура в камере
сгорания, °C............ 900—1000
Главным достоинством этой уста-
новки является мобильность, что по-
зволяет использовать ее для перио-
дической очистки стоков, содержа-
щих нефтеотходы, накапливающие-
ся на сравнительно небольших пред-
приятиях, в частности, в различных
автотранспортных хозяйствах, пунк-
тах мойки автомобилей, небольших
производственных предприятиях, для
которых строительство дорогостоящих
очистных сооружений экономически
неэффективно.
Отработанные минеральные мас-
ла после некоторой переработки мо-
гут быть превращены в полноценное
топливо, ничем не уступающее про-
дуктам переработки сырой нефти.
С этой целью их подвергают терми-
ческому крекингу и дистилляции.
Установки, разработанные для этих
процессов, включают реактор, дефлег-
матор, холодильник, камеру дожигания
легколетучих фракций, центрифугу,
фильтры. При необходимости произ-
водства фракций нефтепродуктов с
узким диапазоном температур кипения
(например, бензина, дизельного топ-
лива, мазута) установка доукомплек-
товывается дистилляционной колонной.
Некоторые характеристики устано-
вок для крекинга отработанных ми-
неральных масел приведены в табл. 4.5.
Таблица 4.5
Характеристики установок для крекинга отработанных минеральных масел
Показатели Значения показателей при производительности, м3/год
6000 7000 12000 15000
Потребляемая мощность, МВт/год 250 300 400 500
Потребность в сжатом воздухе, тыс. м’/год 400 400 400 400
Количество образующегося кокса, т/год 240 280 480 600
299
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
Таблица 4.6
Технические характеристики обогревателей «Thermobile»
Показатели АТ 306 АТ 305/307 АТ 400/400С АТ 500/500С АТА 70 АТА 100
Тепловая мощность, кВт 20,0—29,0 20,0—29,0 16,0^11,0 35,0—58,0 66,0 100,0
Расход топлива, л/ч 2,0—3,0 2,0—3,0 2,5—4,3 3,8—6,2 6,8 11,8
Емкость топливного бака, л 50 50 42 55 40 40
Производительность вентилятора, м3/ч Нет 1000 3000 4250 5500 8000
Потребляемая электрическая мощность, Вт 50 175 220 440 1760 2020
Диаметр отводной трубы, мм 130 130 130 180 180 180
Габаритные размеры, мм: длина 690 870 880 980 1310 1600
ширина 540 540 750 850 870 1090
высота 1160 1360 1030 1270 1870 2290
Масса без топлива, кг 60 74/83 130 175 280 450
Объем обогреваемого помещения, м3 700 750 1100/1000 1500/1300 1800 3000
Голландская фирма «Breda BV»
производит экономичные отопители
производственных и складских поме-
щений модели «Thermobile», работа-
ющие на отработанных моторных мас-
лах, загрязненном дизельном топли-
ве и других нефтепродуктах (табл. 4.6).
Отопители обеспечивают полное сго-
рание отработанных нефтепродуктов
без дыма и запаха, которое осуществ-
ляется с помощью специального ис-
парителя. Сбор несгоревших остатков
на тарелке позволяет исключить за-
грязнение дымовых газов и обеспечить
санитарно-гигиенические требования
к уровню воздействия на атмосферу.
Для обезвреживания нефтесодер-
жащих шламов, в составе которых
присутствует значительное количе-
ство минеральных примесей, также
используется сжигание.
Хотя доля шлама, образующего-
ся в процессе нефтепереработки, не-
велика (1 %), их общее количество в
нашей стране достаточно велико.
А поскольку нефтешламы содержат
300
20—25 % нефтепродуктов, утилизация
образующегося при сжигании тепла
представляет значительный интерес.
Процесс проводится в печах с
«кипящим» слоем, в многоподовых и
барабанных печах. Температура отхо-
дящих газов достигает 800 °C, что
позволяет устанавливать котел-утили-
затор с получением перегретого пара
и горячей воды.
Более рациональные методы ути-
лизации нефтяных шламов заключа-
ются в применении пиролиза для по-
лучения горючих газов, термической
обработке нефтеотходов на движу-
щемся твердом теплоносителе, нагре-
том до 350—750 °C. Образующаяся при
этом парогазовая смесь конденсиру-
ется, а затем отстаивается с разделе-
нием на воду и нефтепродукты.
4.3.4. Химическое обезвреживание
нефтесодержащих отходов
Этот способ вдвое дешевле сжи-
гания, так как не только позволяет
исключить ущерб окружающей сре-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
де, но и получить товарные продук-
ты, которые могут быть использова-
ны в дорожном строительстве и для
других целей. Один из распространен-
ных способов утилизации нефтесо-
держащих отходов состоит в обработ-
ке их негашеной известью, предва-
рительно обработанной стеариновой
кислотой или другим поверхностно-
активным веществом. В итоге получа-
ют сухой гидрофобный порошок, ко-
торый можно использовать в качестве
строительного материала при соору-
жении дорог и для других целей.
Химическое обезвреживание ис-
пользуют также для очистки поверх-
ности водоемов от пролитой нефти.
Для рассеивания нефти применяют
препараты эмульгирующего дей-
ствия, которые представляют собой
ПАВ, разбавленные органическим
растворителем. Такие препараты спо-
собны к биологическому разложению
под действием бактерий. Энергичное
перемешивание с водой обработан-
ных ими путем опрыскивания с воз-
духа нефтяных пятен приводит к рас-
сеиванию отходов в толще воды и
последующему биохимическому окис-
лению.
В последние годы для сбора неф-
тепродуктов с поверхности водоемов
и извлечения их из сточных вод ис-
пользуют жидкости, обладающие
магнитными свойствами. Магнитные
жидкости представляют собой мно-
гокомпонентные коллоидные систе-
мы, состоящие из воды, минераль-
ных масел, магнитных материалов
(Fe, Fe3O4) и других веществ. Маг-
нитные жидкости на углеводородной
основе (керосине и др.) хорошо ра-
створяются в нефтепродуктах. При
необходимости очистки водоема от
нефти магнитную жидкость распы-
ляют по его поверхности, а затем
(после ее растворения в нефтепро-
дуктах) полученную смесь собира-
ют с помощью магнитного устрой-
ства, передвигающегося по поверх-
ности водоема.
4.3.5. Биохимическая переработ-
ка нефтесодержащих отходов
Биохимическая обработка нефте-
содержащих отходов основана на спо-
собности некоторых микроорганизмов
превращать ароматические и алифа-
тические углеводороды в безвредные
диоксид углерода и воду. Эти реакции
происходят в аэробных условиях.
Одна из технологических схем
биохимической обработки нефтеот-
ходов разработана отечественными
специалистами из Тюмени. Специаль-
но разработанный бактериальный
препарат «Путидойл» на основе при-
родного штамма обладает окисляю-
щей активностью в отношении угле-
водородов нефти, разрушая их до
продуктов, относящихся к экологи-
чески нейтральным соединениям.
Препарат представляет собой мел-
кодисперсный порошок с концент-
рацией бактерий не ниже 100 млрд, в
одном грамме сухого вещества. Влаж-
ность препарата — нс более 10 %.
Порошок может применяться для
очистки сточных вод, водоемов, ак-
ваторий морей, технологических ре-
зервуаров, танков, судов, территорий
нефтебаз и т.п. Препарат сохраняет
работоспособность при температуре
от — 50 до 70 °C. Он активен только в
кислородной среде и погибает в ана-
эробных условиях. После применения
препарата на загрязненной нефтепро-
дуктами почве выход биомассы воз-
растает в четыре раза по сравнению
с урожаем почвы до загрязнения, так
301
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
как продукты обезвреживания явля-
ются отличным удобрением.
Продолжительность процесса
обезвреживания загрязненной неф-
тью почвы составляет 2,5 мес; после
этого срока возобновляется ее расти-
тельный покров.
4.3.6. Регенерация отработанных
минеральных масел
Основную часть нефтеотходов,
образующихся на промышленных и
транспортных предприятиях, состав-
ляют минеральные масла. На рис. 4.22
приведены источники образования и
направления утилизации отработан-
ных масел. Масла применяются в уз-
лах трения различных машин и меха-
низмов для снижения коэффициента
трения и износа поверхностей трущих-
ся деталей. Смазочные масла образу-
ют на их поверхности микропленку
толщиной в десятые доли микрона,
которая позволяет уменьшить износ
деталей в сотни раз. Общая масса ми-
неральных масел, поступающих в от-
ходы в течение года во всем мире,
оценивается в 40 млн. т. Из них только
20 млн. т собирается, а подвергается
переработке не более 2 млн. т, что со-
ставляет не более 5 % от количества
образующихся отходов (табл. 4.7).
Как видно из данных табл. 4.7, от-
ношение к отработанным маслам раз-
ное. Наиболее прогрессивные страны
подвергают переработке до 30—38 %
отработанных масел, обеспечивая при
этом высокую полноту их сбора, а так-
же качество товарной продукции. Как
правило, это страны, не имеющие
своих источников нефтепродуктов и
закупающие их за рубежом.
Образование отходов минеральных
масел связано с тем, что в процессе
работы машин и механизмов масло
окисляется, загрязняется продуктами
износа деталей, металлической струж-
кой и пылью. При этом происходит
изменение физико-химических свойств
масел ниже допустимых пределов.
Наиболее загрязненными оказываются
масла, слитые из картеров двигателей
внутреннего сгорания.
Неутилизированные отработан-
ные масла наносят непоправимый
ущерб окружающей среде, отравляя
воду, воздух и почву. Некоторые из
них обладают канцерогенными свой-
ствами и длительно не распадаются в
естественных условиях.
Образование и потребление отработанных масел
в некоторых странах, тыс. т/год
Таблица 4.7
Страны Потребление масел Сбор отработанных масел Переработка отработанных масел
Россия и страны СНГ 7800 1700 260
США 10000 4000 около 400
Канада 1400 — около 250
Германия 1460 730 400
Великобритания 800 200 150
Франция 850 250 200
Италия 630 200 150
Голландия 500 200 15
Чехия и Словакия 350 147 125
302
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 4.22. Источники образования и направления утилизации отработанных масел
В то же время отработанные мас-
ла являются сырьем для производства
вторичных материалов и должны со-
бираться с целью регенерации. По
данным специалистов, выход каче-
ственных вторичных масел из отра-
ботанных составляет 60—80 %, в то
время как при переработке сырой
нефти выход товарных масел не пре-
вышает 10 %. Так, в Канаде нефтепе-
рерабатывающая фирма «Эссо» по-
ставляет на рынок масла, содержа-
щие 50 % регенерированных продук-
тов. Во Франции собирается для ре-
куперации ежегодно до 200 тыс. т от-
работанных масел. Однако в связи с
тем, что затраты на регенерацию пре-
вышают стоимость свежеприготов-
ленных масел, регенерированный
продукт становится неконкуренто-
способным. Выход из создавшегося
положения состоит в том, что госу-
дарство законодательно обязывает
поставщиков смазочных масел ис-
пользовать в их составе до 15 % реге-
нерированных продуктов.
В странах ЕС установлены жесткие
нормы контроля за образованием и
использованием отработанных масел.
Любая деятельность, связанная с на-
коплением, транспортировкой и ути-
лизацией отработанных масел в этих
странах лицензируется. В нашей стра-
не работы по сбору и утилизации от-
работанных масел ведутся с 1930 г.,
когда их порядок был определен при-
казом ВСНХ. В более поздние годы
сбор и использование отработанных
нефтепродуктов организовывались
ВО «Вторнефтепродукт» при Госсна-
бе СССР. В 80-х годах в стране был
достигнут высокий уровень сбора и
утилизации отработанных масел, ко-
торый к началу 90-х годов достиг
1700 тыс. т/год. Однако в последние
годы сбор и утилизация отработан-
ных масел неуклонно снижаются (в
1994 г. сбор составил 470 тыс. т). Это
приводит к все более негативному
влиянию на окружающую среду.
Согласно ГОСТ 21046—86 «Неф-
тепродукты отработанные. Общие тех-
303
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
нические условия» отработанные неф-
тепродукты подразделяются на мас-
ла моторные отработанные (ММО)
(в том числе трансмиссионные), мас-
ла индустриальные отработанные
(МИО) и смеси нефтепродуктов от-
работанных (СНО).
По свойствам отработанные неф-
тепродукты должны соответствовать
требованиям, приведенным в табл. 4.8.
Таблица 4.8
Требования к отработанным нефтепродуктам, поступающим на регенерацию
Наименование показателей Норма для масел
ММО МИО СНО
Кинематическая вязкость при температуре 50 °C, мм2/с >35 5—35 —
Условная вязкость при 20 °C, мм "/с >40 13—40 —
Температура вспышки в открытом тигле, °C > 100 > 120
Содержание, % (масс): механических примесей воды £ 1 £2 £ 1 £2 £ 1 £2
Временным положением о систе-
ме обращения с нефтеотходами, вве-
денным постановлением Правитель-
ства г. Москвы с 01.01.98, установле-
ны шесть категорий нефтеотходов.
К 1-, 2- и 3-й категориям отно-
сятся различные масла и их смеси,
пригодные для переработки или ис-
пользования. К 4-й категории отне-
сена смесь нефтеотходов, также при-
годная для переработки или исполь-
зования. 5-я категория объединяет
нефтеотходы, непригодные для пере-
работки с целью дальнейшего ис-
пользования и подлежащие экологи-
чески обоснованному уничтожению.
К 6-й категории отнесены опасные
нефтеотходы, содержащие особо ток-
сичные компоненты (полихлориро-
ванные бифенилы, терфенилы и др.).
Эти отходы должны уничтожаться на
специальных установках. Согласно
постановлению от 18.10.97 № 807
предприятия, осуществляющие при-
ем, переработку и уничтожение от-
работанных нефтепродуктов, обяза-
ны иметь лицензию на право прове-
дения этих работ, а сами работы вы-
304
поднять по экологически обоснован-
ным технологиям при максимальном
вовлечении нефтеотходов в хозяй-
ственный оборот в качестве вторич-
ных материальных ресурсов.
Методы регенерации отработан-
ных масел подразделяются на физи-
ческие, физико-химические, хими-
ческие и комбинированные.
К физическим методам относятся
отстаивание, центрифугирование,
фильтрация, перегонка.
Отстаивание — наиболее простой
и дешевый способ отделения от от-
работанных масел большей части
воды и примесей крупных твердых
частиц, осуществляется в отстойни-
ках различной геометрии. Центрифу-
гирование также позволяет отделить
воду и твердые частицы от масла;
процесс выполняется с помощью
центрифуг периодического или не-
прерывного действия, не требует
больших затрат времени и энергии.
Фильтрация позволяет отделить от
масла дисперсные частицы практи-
чески любых размеров, а также воду;
выполняется на различных фильтрах,
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
например фильтр-прессах. Более про-
грессивны ленточные, барабанные и
дисковые вакуум-фильтры, работаю-
щие в непрерывном режиме. Фильт-
рующими элементами являются по-
ристые материалы: текстиль, бумага,
картон и др. Для отделения воды от
масла иногда применяют сепариру-
ющие центрифуги.
Перегонка позволяет отделить от
масла легколетучие фракции, в част-
ности бензин, попадающий в масло
при неисправном двигателе. Еще бо-
лее эффективна вакуумная перегон-
ка, при которой получают в качестве
дистиллята высококачественные ба-
зовые масла. Перегонка может осуще-
ствляться в несколько стадий с ис-
пользованием тонкопленочного испа-
рителя. Остаточное давление в систе-
ме составляет 8—12 кПа, температу-
ра на первой стадии составляет 218—
260 °C, на заключительной 325—
345 °C. Реализация метода требует спе-
циального оборудования, значитель-
ных капитальных и текущих затрат и
может быть осуществлена на специа-
лизированных предприятиях.
Очень часто в регенерационной
установке сочетаются несколько фи-
зических методов, например магнит-
ная сепарация металлических частиц
и фильтрация с помощью центри-
фуги.
Интересный опыт регенерации
отработанных масел физическими
методами накоплен финской фирмой
«Экокем». Отработанные масла соби-
раются с промышленных предприя-
тий, станций технического обслужи-
вания автомобилей, автозаправочных
станций и т.п. При переработке сна-
чала методом центрифугирования из
масла выделяют металлы и другие
взвешенные частицы, затем масло
фильтруют и обезвоживают. Для из-
готовления из образовавшегося «сы-
рого» масла продукта, пригодного для
использования в качестве смазочного
материала, в него добавляют соответ-
ствующие присадки. Фирма «Экокем»
на неспециализированном предприя-
тии регенерирует в год 50 тыс. т отра-
ботанных масел.
К физико-химическим методам от-
носятся коагуляция, адсорбция и эк-
стракция, т.е. методы, основанные на
использовании поверхностно-актив-
ных веществ, адсорбентов, экстраген-
тов и т.п.
Коагуляция позволяет очистить
отработанное масло от загрязнений
путем коагулирования (укрупнения)
частиц. Для этих целей применяют
электролиты, поверхностно-актив-
ные вещества, некоторые высокомо-
лекулярные соединения с гидрофиль-
ными свойствами и др.
Наиболее эффективным коагу-
лянтом является метасиликат натрия.
В промышленности при очистке ма-
сел применяют 30 %-ные (масс.) вод-
ные растворы этого соединения. Рас-
ход его составляет 5 % (масс.) от от-
работанного дизельного масла и 3 %
от отработанного индустриального
масла. На процесс влияют интенсив-
ность и продолжительность переме-
шивания, температура масла и дру-
гие факторы. Адсорбция использует-
ся для окончательной очистки и про-
водится с помощью отбеливающей
глины, силикагеля, алюмосиликатов
и других веществ. Для осуществления
процесса необходимо специальное
оборудование: периодические или
непрерывные адсорберы. Экстракция
применяется для разделения на фрак-
ции отработанных масел с помощью
селективных растворителей, т.е. таких
305
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
веществ, которые способны избира-
тельно растворять те или иные ком-
поненты смеси. В частности, экстрак-
ционная очистка отработанных масел
проводится с помощью пропана, ко-
торый растворяет собственно масло
и не растворяет асфальто-смолистые
вещества, образовавшиеся при его
эксплуатации и старении.
К химическим методам регенера-
ции масел относятся очистка отра-
ботанных масел с помощью кислоты
или щелочи, а также осушка и гид-
рогенизация.
Осушка производится с помощью
негашеной извести и других водо-
поглощающих веществ, а гидрогени-
зация — путем обработки масла во-
дородом на поверхности катализато-
ра. В результате гидрогенизации непре-
дельные углеводороды превращаются
в предельные, что приводит к очист-
ке масла от примесей и повышению
его стабильности при эксплуатации.
Эта технология требует значительных
капитальных и текущих затрат.
Комбинированные методы регене-
рации заключаются в сочетании не-
скольких названных выше приемов
очистки.
Технология, разработанная спе-
циалистами Белградского нефтепере-
рабатывающего завода и основанная
на комбинации различных методов,
включает следующие стадии перера-
ботки отработанных минеральных
масел: термическую обработку, экст-
ракцию растворителем, каталитичес-
кую гидрообработку и вакуумную
перегонку. При термической обработ-
ке из отработанного масла удаляют-
ся вода и легкие фракции и агломе-
рируются продукты деструкции мас-
ла. При экстракции растворителем из
масла удаляются отработавшие ресурс
306
добавки и продукты распада масел,
образовавшиеся при их эксплуатации.
Во время каталитической гидро-
обработки масло стабилизируется
перед последующей перегонкой на
вакуумной установке. Тяжелые фрак-
ции, оставшиеся после дистилляции,
а также легкий дистиллят использу-
ются как добавка к битумам или в
качестве топлива. Полученные в ре-
зультате дистилляции масла не усту-
пают по качеству первичному базо-
вому продукту и после добавления
необходимых присадок, загустителей
и других компонентов являются цен-
ной товарной продукцией.
В ряде случаев для регенерации
отработанные масла смешиваются с
сырой нефтью и полученную смесь
перерабатывают по полной техноло-
гической схеме. Метод прост, но вы-
сокая зольность и содержащиеся в
масле присадки отрицательно влия-
ют на работу технологического обо-
рудования. Поэтому его применение
допустимо только в очень ограничен-
ных количествах (не более 1 % отра-
ботанных масел от сырой нефти).
При массовой регенерации масел,
когда смешиваются масла различных
марок, необходимо полное удаление
всех видов присадок, даже тех, кото-
рые не полностью исчерпали свой
ресурс.
Отечественной промышленнос-
тью выпускается ряд комплектных
установок для регенерации различных
масел. Среди них есть промышленные
стационарные установки с большой
производительностью и небольшие
установки, предназначенные для очи-
стки масел на транспортных и про-
мышленных предприятиях.
В связи с сокращением объемов
сдачи отработанных масел предпри-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ятиям РАО «Вторнефтепродукт», осо-
бую актуальность приобрела очистка
и регенерация масел на местах их
образования. Поэтому особый инте-
рес представляют регенерационные
установки небольшой мощности, ра-
ботающие в периодическом режиме.
В табл. 4.9 приведены характеристики
некоторых регенерационных устано-
вок для очистки различных масел.
Таблица 4.9
Технические характеристики установок для регенерации отработанных масел
Характеристики УПТМ-8К УРММ-50 УРМ-100М УРТМ-200 УРИМ-0,8 УРМХМ-1.6М
Вид масла Индустри- альные Моторные Дизельные, индустриаль- ные, турбин- ные, транс- форматорные Транс- форматор- ные Индустри- альные Масла для компрессоров холодильных машин
Производитель- ность, л/ч, не менее 240 50 100—200’ 200 90 100
Выход очищенного масла, %, не менее 85 65 65—90” 90 80 78
Установленная мощность, кВт 120 23,3 33 54,2 5 20
Габариты, мм: блока 1 блока 2 блока 3 4000х2000х х2400 3000х2000х х2280 1740x810х х2430 750х425х х1715 2700x1400х х2850 2860x1ЗбОх х2710 1160x53Ох х1020 1580x710х х1720 2270x1760х х1830 1160х530х х1020 2700x1670х х2040 1484х568х х1090 3740х2000х х2400 560х560х х2100 бООхЗООх х!900
* Для дизельных 100, для остальных 200 л/ч. ” Для дизельных 65—70; индустриальных 80; турбинных, трансформаторных 85—90 %.
Работа установки УПТМ-8К ос-
нована на использовании физических
и физико-химических методов реге-
нерации: фильтрации, коагуляции,
отстаивания, выпаривания (рис. 4.23).
В процессе работы установки отрабо-
танное масло насосом 2 через фильтр
грубой очистки 1 и теплообменник 27
подается в электропечь 16, в которой
нагревается до 200 °C, и далее посту-
пает в испаритель 17, где из масла
удаляются вода и легколетучие фрак-
ции. Затем масло с помощью насоса
26 поступает в смеситель 14, куда из
емкости 10 насосом 13 подается
20 %-ный раствор коагулянта в коли-
честве 2—3 % от массы поступающе-
го на переработку масла. Перемешан-
ное с коагулянтом масло поступает
в автоклав-отстойник 15, где проис-
ходит отстаивание продукта и уда-
ление коагулированных частиц. Затем
из автоклава-отстойника масло по-
ступает во второй испаритель 23 для
удаления следов воды. С нижней его
части масло насосом 24 через тепло-
обменник 27 и холодильник 28 пере-
качивается в контактную мешалку 6,
а затем — в фильтр-пресс 9 для про-
ведения контактной доочистки отбе-
ливающей глиной и удаления меха-
нических примесей с размером час-
тиц более 1—2 мкм. Очищенное мас-
ло поступает в двухсекционную ем-
307
Глава 4 Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
кость 5, откуда насосом 4 перекачи-
вается в емкости регенерированного
масла либо возвращается на повтор-
ную очистку. Для получения техноло-
гических масел предусмотрен фильтр
тонкой очистки 29. В этом случае мас-
ло после испарителя 23, минуя кон-
тактную мешалку 6 и фильтр-пресс 9,
подается на фильтр тонкой очистки
29, затем — в двухсекционную ем-
кость 5, откуда перекачивается в ре-
зервуары регенерированного масла.
Метасиликат
Рис. 4.23. Функциональная схема установки УПТМ-8К:
1 — фильтр грубой очистки; 2, 8, 13, 24, 26 — насос-дозатор НД; 3 — агрегат электронасосный,
4 — узел выдачи готовой продукции; 5 — емкость двухсекционная; 6 — мешалка контактная;
7 — насос плунжерный; 9 — фильтр-пресс; 10 — емкость приготовления коагулянта; // — на-
сос ХМ; 12 — фильтр грубой очистки; 14 — смеситель; 15 — автоклав-отстойник; 16 — элект-
ропечь; 17 — испаритель; 18— насос вакуумный BBHl-1,5; 19 — сборник отгона; 20, 21 —
холодильник-конденсатор; 22 — адсорбер; 23— испаритель; 25 — холодильник; 27— теплооб-
менник; 28 — холодильник; 29 — фильтр тонкой очистки
Установка УРММ-50, предназна-
ченная для регенерации моторных
масел, позволяет также перерабаты-
вать в полноценные продукты инду-
стриальные и турбинные отработан-
ные масла. Работа установки основа-
на на последовательном сочетании
методов коагуляции, отстаивания,
фильтрации и адсорбции. В ее состав
входит следующее оборудование: ем-
кость для приготовления коагулянта,
мешалка-отстойник, фильтр-водоот-
делитель, фильтры грубой и тонкой
очистки масла, насосы, расходные и
накопительные емкости.
Установка УРМ-100М предназ-
начена для регенерации любых ма-
сел, за исключением масел для ком-
прессоров холодильных машин. Тех-
нология регенерации масел на этой
установке включает коагуляцию, от-
стаивание, выпаривание, фильтра-
цию. В отличие от других установка
УРМ-100М имеет узел подготовки и
дозирования в регенерированное мас-
ло необходимых присадок. В состав ус-
тановки входят мешалка-отстойник,
электропечь, испаритель, холодиль-
ник, вакуум-насос, фильтр-пресс,
накопительные и расходные емкости
308
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
(в том числе емкость-мешалка для
присадок и насос-дозатор), а также
ряд насосов.
Вакуумно-адсорбционная уста-
новка УРТМ-200 (рис. 4.24) предназ-
начена для регенерации отработанных
трансформаторных масел адсорбци-
онным методом, а также для их ва-
куумной сушки в зависимости от сте-
пени загрязненности масел.
Рис. 4.24. Схема вакуумно-адсорбционной установки УРТМ-200
Процесс включает очистку отра-
ботанного масла от крупных частиц на
фильтрах грубой очистки, нагревание,
распыление с вакуумной осушкой и
фильтрацию регенерированного мас-
ла. Помимо этих процессов масло под-
вергается очистке с помощью адсор-
бентов в адсорберах. Установка может
включать специальную емкость-ме-
шалку для стабилизации регенериро-
ванного масла антиокислительной
присадкой. Комплект оборудования
установки УРТМ-200 включает фильтр
грубой очистки 7, шестеренные на-
сосы 2 и 70, электропечи 3 и 77, от-
гонный куб 5 с форсунками 4, холо-
дильник 6, воздушный фильтр 7 (для
осушки воздуха), сборник воды 8, ва-
куумный насос 9, два адсорбера 72,
фильтр-пресс 13, маслосчетчик 14 и
приемную емкость отработанного
масла 75.
Установка УРИМ-0,8 предназна-
чена для очистки собираемых раздель-
но по маркам отработанных индуст-
риальных масел, не содержащих при-
садок, а также для очистки промы-
вочных жидкостей. Установка состоит
из двух блоков: контактирования и
фильтрации. Процесс очистки вклю-
чает фильтрацию отработанного мас-
ла с целью очистки от крупных час-
тиц механических примесей, нагрева-
ние, промывку водой, отстаивание,
коагуляцию, очистку с помощью от-
беливающей глины и фильтрацию
очищенного масла на фильтр-прессс.
Установка УРМХМ-1,6 (рис. 4.25),
разработанная ГАО «Вторнефтепро-
дукт», предназначена для регенера-
ции масел для компрессоров амми-
ачных холодильных машин.
Процесс очистки масла на уста-
новке УРМХМ-1,6 включает фильт-
309
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
рацию отработанного масла от круп-
ных частиц, нагревание, двукратное
промывание водой с целью удаления
аммиака, отстаивание, повторное на-
гревание, испарение воды под вакуу-
мом, адсорбцию и фильтрацию с по-
мощью фильтров тонкой очистки. Ус-
тановка состоит из мешалки Е1, двух
секций электропечи П1 и П2, испа-
рителя И, двух адсорберов А1 и А2,
холодильника X (для конденсации па-
ров воды), сборника конденсата К,
сборника чистого масла Е2, фильтров
грубой и тонкой очистки Ф1, Ф2 и ФЗ,
вакуумного насоса НВ1, двух шесте-
ренных насосов Н1 и Н2, двух плун-
жерных насосов НЗ и Н4, контрольно-
измерительных приборов (термометров
Тс1, Тс2 и ТсЗ; датчиков-реле уровня
жидкости Д1—Д5; указателей уровня
жидкости УР1, УР2 и УРЗ; маномет-
ров Мн 1—7; мановакуумметра МВН),
вентилей ВН1—ВН45, а также шкафа
управления (на схеме не показан).
-СО
магистрали ВНЗ’ ВН15\ (
Печь
ОД2
УР2
ДЗ
УВН13
ВН10
А2
'ВН29
ВН9
Мн2
ВН36
Н4
МНЗ
: \ВНЗ
Тс2
НВ1
f мв
ВНЗО
; Расход
: Воды
0,5-1,0* ’ :
....ВН18\
ВН16 : .
и» мыистра: ч
ВН39
ВН43
Ф
Н45ВН2Т,
?Мн6
ВН24
ВН40
ВН22
А1
Е2
Ф
ВН44
ВН5
У?1HI
ВН6
ВНЗ
ВН7
Ф1
ВН8 Исходное
сырье
ВН37
ВН20
ВН14
ВН11
НЗ
"tw
\BH28
В емкость!
хранения
Рис. 4.25. Функциональная схема установки УРМХМ-1,6
Установка позволяет получать ре-
генерированные масла марок ХА-23р
и ХА-ЗОр, ни в чем не уступающие
исходным маслам ХА-23 и ХА-30, а
по некоторым показателям и превос-
ходящие их.
В качестве фильтров тонкой очи-
стки на регенерационных установках
может использоваться фильтр марки
ФОСН-60 (рис. 4.26), представляю-
щий собой цилиндрический сосуд со
съемной крышкой, фильтрующими
элементами, имеющий патрубки ди-
аметром 150 мм для подвода и слива
масла, а также патрубок меньшего
диаметра для слива отстоя.
Масло, поступающее в фильтр для
тонкой очистки, нагнетается насосом
под давлением 0,6 МПа. В качестве
сменных фильтрующих элементов
используются фильтрэлементы Регот-
мас 561-1 с различной тонкостью
310
Часть VIH. Технологические решения по утилизации твердых отходов
фильтрации. В зависимости от марки
фильтрэлемента фильтр обеспечива-
ет тонкость фильтрации от 5 до 60 мкм
и пропускную способность от 10 до
90 м3/ч соответственно.
Большая фильтрующая поверхность
фильтрэлементов (от 9,4 до 14,3 м2
в зависимости от марки) обеспечива-
ет значительный ресурс их работы до
замены.
Рис. 4.26. Конструкция фильтра ФОСН-60
для тонкой очистки масла:
1 — корпус; 2 — фильтрующий элемент; 3 —
крышка; 4 — манометр; 5 — маслоприемник;
6 — входной патрубок; 7 — выходной патру-
бок; 8 — патрубок для слива отстоя; 9 — при-
жимная гайка; 10 — воздушник
В ряде случаев целесообразна очи-
стка сравнительно небольших коли-
честв отработанных масел непосред-
ственно на месте образования с це-
лью повторного их использования. Та-
кая очистка целесообразна в тех слу-
чаях, когда ресурс работы присадок
не выработан, а масло требует только
очистки от загрязнений. Для этих це-
лей могут быть использованы малога-
баритные передвижные установки не-
большой мощности УМЦ-901А и
СОГ-904А. Для очистки масел в по-
левых условиях или в условиях огра-
ниченного пространства может ис-
пользоваться ранцевая переносная
установка на базе гидроочистителя
ГЦН-907А, разработанная для угле-
добывающей промышленности. Мас-
са установки, умещающейся в двух
ранцах, составляет 60 кг; установка
производительностью 600 л/ч потреб-
ляет 2 кВт электроэнергии.
Промышленность выпускает уста-
новки для очистки и регенерации от-
работанных минеральных масел раз-
личной производительности, которые
могут и должны повсеместно исполь-
зоваться с целью экономии сырья и
защиты окружающей среды.
4.3.7. Утилизация смазочно-
охлаждающих жидкостей
На машиностроительных и метал-
лургических предприятиях при обра-
ботке и прокатке металла применяют-
ся смазочно-охлаждающие жидкости
(СОЖ), представляющие собой эмуль-
сии масла в воде. Масляные эмуль-
сии — это коллоидные двухфазные си-
стемы, в которых одна жидкость (мас-
ло) диспергирована в виде капелек в
другой жидкости (воде). Обычно срок
службы эмульсий не превышает 1 мес.
Приготовление эмульсии состоит
в смешивании масла с водой и эмуль-
311
Глава 4. Утилизация отходов в нефтепереработке и нефтехимии
гатором. Все масляные эмульсии об-
ладают большой устойчивостью. При
обычном отстаивании в течение 3 мес
концентрация масла снижается все-
го на 10—20 %.
Разрушению эмульсий, т.е. рассло-
ению системы, препятствует упругая
оболочка эмульгатора (органической
кислоты), молекулы которого ориен-
тированы углеводородным радикалом
в сторону частицы масла, а карбо-
ксильной группой — в сторону воды.
Сброс отработанных СОЖ в ка-
нализацию наносит вред окружающей
среде и расточителен. Утилизация от-
работанных СОЖ осуществляется пу-
тем разрушения эмульсии, разделе-
ния ее на компоненты и очистки пос-
ледних. Содержание масла в СОЖ до-
стигает 50 г/л, а количество СОЖ,
подлежащих замене на предприятии,
составляет 1—300 м3/сут. Поэтому ре-
генерация отработанных эмульсий на
крупных предприятиях экономичес-
ки эффективна.
Для разрушения эмульсий приме-
няют следующие методы: центрифу-
гирование, фильтрование, реагент-
ную коагуляцию, термический метод,
а также их комбинацию.
В процессе центрифугирования при
большой частоте вращения (фактор
разделения — не менее 7250) проис-
ходит разрушение коллоидной систе-
мы, в результате которого масло, име-
ющее меньшую плотность, чем вода,
отделяется от дисперсионной среды.
Для облегчения этого процесса в эмуль-
сию добавляют кислоту, в присутствии
которой разрушается гидратная обо-
лочка эмульгатора на поверхности ча-
стиц масла. Содержание ее в смеси дол-
жно обеспечивать pH среды, равный
1—2, что требует использования цент-
рифуги в кислотостойком исполнении.
312
Для фильтрования СОЖ на базе
фильтр-пресса ФПАКМ разработан
многоярусный фильтр типа МБ1 с
бумажной лентой, уложенной на ла-
тунной сетке, протянутой между
фильтрующими плитами. Фильтр МБ1
выпускается с размерами фильтрую-
щих поверхностей 5; 10 и 20 м2. Филь-
трование проводится под давлением
до 0,2 МПа. Управление всеми опе-
рациями автоматизировано, но кон-
струкция фильтра допускает работу и
в полуавтоматическом режиме.
Реагентная коагуляция заключа-
ется в добавлении к эмульсии серно-
кислого алюминия, хлорного или
сернокислого железа в сочетании с
известковым молоком или едким нат-
ром. Общее количество реагентов 7—
8 г/л. После разрушения эмульсии
вследствие протекания химических
реакций в процессе отстаивания ми-
неральные компоненты выпадают в
осадок. Образующийся осадок удаля-
ется и утилизируется.
Наиболее эффективны централи-
зованная переработка СОЖ на круп-
ных промышленных установках мето-
дом реагентной флотации, а также
термические методы утилизации.
Принципиальная схема непрерыв-
ной установки по разрушению отра-
ботанных СОЖ методом флотации
приведена на рис. 4.27.
При этой технологии основная
часть масла (85—90 %) отделяется уже
в центробежном сепараторе 2. Полу-
ченное после сепаратора масло мо-
жет использоваться в качестве топ-
лива или для приготовления свежих
эмульсий. Более глубокая очистка
эмульсии (точнее — того, что от нее
осталось после сепарации) произво-
дится во флотаторе 4 с использова-
нием реагентов. Принципиальная схе-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ма термической установки обезвре-
живания СОЖ приведена на рис. 4.28.
Принцип действия такой установки
состоит во вспенивании эмульсии с по-
мощью ПЛВ в сборнике I и подаче пены
в парогенераторный реактор 4, где она
равномерно сгорает при 1500—1600 °C.
Дымовые газы, проходя через барботаж-
ный аппарат 5, отдают тепло для упари-
вания СОЖ. Конденсация пара, содер-
жащегося в дымовых газах, выходящих
из барботажного аппарата 5, произво-
дится водой в скруббере 7. Выходящая
из него чистая вода подается в систему
оборотного водоснабжения. Производи-
тельность установки составляет 5 т/ч.
Рис. 4.27. Схема флотационной уста-
новки для разрушения СОЖ:
1 — отстойник; 2 — сепаратор; 3 — ре-
сивер; 4 — флотатор; 5 — емкость с коа-
гулянтом; 6 — шламосборник; 7 — сбор-
ник пены; 8 — сборник масла; 9—12 —
дозаторы коагулянтов; 13— рН-метр; 14 —
сжатый воздух; 15 — насос
Рис. 4.28. Схема установки для термического обезвреживания СОЖ:
1 — сборник; 2— мерник ПАВ; 3 — уравнительный сосуд; 4 — парогенераторный реактор; 5 —
барботажный аппарат; 6 — сборник стоков; 7 — скруббер; 8 — вентилятор
313
Глава 5. Утилизация отходов горнодобывающей промышленности
ГЛАВА 5
УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ
ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Ежегодный объем переработки
горной массы при добыче полезных
ископаемых в СССР составлял в 80-е
годы более 15 млрд. т. Однако существу-
ющая технология добычи и обогаще-
ния полезных ископаемых приводила
к тому, что собственно на полезные
ископаемые приходилась лишь срав-
нительно небольшая часть этого объе-
ма: вмещающие и вскрышные поро-
ды составляли примерно 10 млрд. т.
Ежегодно только таких пород пере--
мешали в отвалы более 800 млн. м3, а
общий объем отвалов горных предпри-
ятий СССР оценивали величиной,
превосходящей 2,5 млрд. м3.
В угольной промышленности, на-
пример, из более чем 2 млрд, т добы-
ваемой горной массы собственно на
уголь приходилось лишь около 20 %,
остальная масса поступала в отвалы,
степень утилизации которых не пре-
вышала 4 %. Подобные отвалы зани-
мают многие десятки тысяч гектаров
земель и неблагоприятно влияют на
окружающую среду.
Между тем отвалы открытой и шах-
тной разработок полезных ископае-
мых, как правило, являются ценным
сырьем для производства ряда матери-
алов (в основном строительных), так
как содержат различного вида глины,
каменные и песчаные материалы, мел
314
и другие компоненты. Еще более цен-
ными являются отвалы обогатительных
предприятий ряда отраслей промыш-
ленности, содержащие гамму ценных
компонентов. Так, на обогатительных
фабриках цветной металлургии с от-
вальными хвостами теряется все желе-
зо, содержащееся в руде, а также зна-
чительные количества серы, окислен-
ных соединений металлов, ряд редких
и рассеянных элементов.
В настоящее время оба этих вида
отходов (отвалы вскрыши и хвосты
обогащения) используют незначитель-
но. Между тем проведенные исследо-
вания, производственные испытания
и опыт работы ряда промышленных
производств показывают, что отходы
добычи и обогащения полезных иско-
паемых служат прекрасным сырьем для
производства пористых заполнителей
бетонов, строительного кирпича и ке-
рамики, штукатурных и кладочных
растворов, щебня и других материалов,
пользующихся большим спросом, в
первую очередь в строительстве.
5.1. Утилизация отходов
углеобогащения
На территории бывшего СССР
свыше 1 млн. т отходов углеобогаще-
ния используют в качестве топлив-
ной и отощаюшей добавки (10—15 %)
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
к шихте для производства кирпича из
глины. Перспективно их использова-
ние и в качестве основного сырья для
формования изделий эффективной
пустотелой строительной керамики.
При этом за счет экономии техноло-
гического топлива (в результате ис-
пользования горючих, содержащих-
ся в отходах) и исключения затрат
на добычу глинистого сырья значи-
тельно снижается себестоимость про-
дукции.
Анализ химического состава тех-
нологических отходов 80 углеобога-
тительных фабрик основных уголь-
ных бассейнов СССР показал дос-
таточно стабильное содержание в них
А12О3 и SiO2, что позволяет исполь-
зовать их как сырье для производ-
ства керамических изделий. В исход-
ном состоянии эти отходы не раз-
мокают в воде,, но после дробления
и помола их глинистая составляющая
высвобождается и отходы приобре-
тают способность образовывать с
водой пластичную массу, из которой
может быть сформован кирпич-сы-
рец, превосходящий по некоторым
свойствам аналогичные изделия из
обычной глины. Производство гли-
няного (красного) кирпича заклю-
чается в обжиге формованной гли-
няной массы, в которую добавляют
опилки, некоторые органические
отходы, просеянный уголь в качестве
топливного (выгорающего) компо-
нента. Для. уменьшения усадки при
сушке и обжиге, а также для предот-
вращения деформации и трещин из-
готовляемых керамических изделий в
жирные пластические глины вводят
природные (кварцевые пески) или
искусственные (дегидрагированная
глина, шамот) отощающие материа-
лы. Обжиг изделий из таких отходов
обычно проводят в условиях, обес-
печивающих завершение процесса
выгорания углерода к моменту нача-
ла интенсивного спекания черепка.
Производство аглопорыта. Уголь,
содержащийся в отходах углеобогаще-
ния, может быть использован как
топливо при их термической перера-
ботке (в смеси с глинистыми поро-
дами) в кирпич, керамику и в дру-
гие строительные материалы. Таким
способом получают, например, агло-
порит — искусственный легкий по-
ристый заполнитель для бетонов,
производство которого налажено в
ряде зарубежных стран и развивается
в России.
Технология производства аглопо-
рита может быть различной. На ряде
заводов она заключается в термичес-
кой обработке методом агломерации
гранулированной шихты из глинис-
тых пород или отходов добычи, обо-
гащения и сжигания углей с после-
дующим дроблением получающегося
в результате спекания «коржа» и вы-
делением при рассеве требуемых
фракций заполнителя. Аналогично
можно перерабатывать отходы обога-
щения горючих сланцев.
Производство диоксида серы. Про-
изводимое с целью уменьшения со-
держания серы в угле обогащение
сопровождается образованием угли-
стого колчедана, содержащего 42—
46 % серы и 5—8 % углерода. Его за-
пасы только в Подмосковном уголь-
ном бассейне достигают 60 млн. т.
Углистый колчедан является по-
тенциальным сырьем для производ-
ства серной кислоты, однако непос-
редственная его переработка в SO2
путем обжига приводит к получению
низкоконцентрированных газов (в
результате их разбавления образую-
315
Глава 5. Утилизация отходов горнодобывающей промышленности
щимся СОр и связана с техничес-
кими трудностями ввиду необходимо-
сти отвода избыточного тепла экзо-
термических реакций. Высокотемпе-
ратурная переработка углистого кол-
чедана совместно с гипсом (40—
45 %) в механических печах не обес-
печивает разложения последнего
больше, чем на 20 %, и приводит к
образованию высокосернистого (10—
15 % S) огарка.
В промышленной практике нашел
использование способ производства
SO2 путем термической переработки
флотационного колчедана совместно
с сульфатами железа, являющимися
отходами процессов травления метал-
лов в черной металлургии и метиз-
ной промышленности, при получе-
нии пигментного TiO2. Выход сульфа-
тов железа в этих производствах со-
ставляет примерно 500 тыс. т/год в
виде FeSO4-7H2O. Целесообразно в
этом процессе флотационный колче-
дан заменить на углистый.
На практике соотношение
:5сульфад>|ая беРУТ, исходя из теплового
баланса, обеспечивающего автотер-
мичность экзотермической реакции
обжига углистого колчедана и про-
цесса эндотермического разложения
сульфатов железа. Обжиговые газы,
максимальная концентрация SO2 в
которых не превышает 18,3 %, на-
правляют в промывное отделение сер-
нокислотного производства.
5.2. Утилизация сопутствующих
пород
Вскрышные и попутно извлекае-
мые породы при добыче полезных
ископаемых содержат разнообразные
компоненты, являющиеся ценным
сырьем для промышленности строи-
тельных материалов. Так, мел может
316
быть использован для производства
белого цемента и воздушной строи-
тельной извести, а также в производ-
стве минеральной ваты, стекла и ре-
зиновых изделий. Глинистые сланцы
являются хорошим сырьем для про-
изводства портландцемента. Из пес-
чаных пород можно производить тар-
ное стекло, а песчано-глинистые по-
роды можно использовать в производ-
стве кирпича. На основе таких отхо-
дов можно получать заполнители для
бетонов, штукатурные и кладочные
растворы. Основой для производства
почти всех известных видов строи-
тельных материалов могут служить го-
релые породы — пустые породы, со-
провождающие залежи каменных уг-
лей, обожженные при подземных
пожарах (они получаются и при са-
мовозгорании терриконов). Ряд гор-
норудных отходов можно использо-
вать в качестве удобрений в сельском
хозяйстве.
Вскрышные породы — как сырье
для производства керамзита. Среди
попутно извлекаемых и вскрышных
пород значительное место занимают
пластичные глины. Так, в Никополь-
ском бассейне их запасы оценивают-
ся в 430 млн. м3, а ежегодный выход
составляет 9,5 млн. м3. Такие глины яв-
ляются хорошим сырьем для произ-
водства керамзита, служащего искус-
ственным пористым наполнителем
для легких бетонов и хорошим теп-
лозвукоизоляционным материалом.
Обычно керамзит получают путем
обжига легкоплавких (< 1350 °C) гли-
нистых пород с добавками порооб-
разующих материалов (соляровое мас-
ло, торф, сульфитно-спиртовая бар-
да и др.). В большинстве случаев ке-
рамзит получают в виде гравия с раз-
мером зерен 5—40 мм или щебня.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Плотность керамзитового гравия со-
ставляет 150—800 кг/м3.
В настоящее время разработаны
технологические схемы типовых заво-
дов по производству керамзита (сред-
няя насыпная плотность 500 кг/м3)
мощностью 200 тыс. м3/год.
По одному из вариантов этой схе-
мы (рис. 5.1) исходное глинистое сы-
рье после переработки в камневыде-
литсльных вальцах, глиномешалке с
фильтрующей головкой и вальцах
тонкого помола подают в башни-си-
лосы для гомогенизации, откуда ус-
редненная глиномасса поступает в
формующий агрегат. Отформованные
сырцовые гранулы вводят в двухба-
рабанную вращающуюся печь, раз-
деленную перегрузочной камерой.
В первой части печи происходит под-
сушка сырцовых гранул, во второй —
их обжиг.
Рис. 5.1. Схема производства керамзитового гравия: •
/ — глинорыхлительная машина; 2 — пластинчатый питатель; 3 — конвейер; 4 — камневыдели-
тельные вальцы; 5— глиномешалка; 6 — вальцы тонкого помола; 7 — конвейер; 8 — башни
гомогенизации; 9 — агрегат формования сырцовых гранул; 10 — тарельчатый питатель;
//— барабан тепловой подготовки; 12— перегрузочная камера; 13 — обжиговый барабан; 14 —
бункер опудривающего порошка; 15 — устройство для опудривания; 16 — измеритель плотнос-
ти; 17 — холодильник; 18, 21 — мерники керамзита; 19 — грохот; 20 — силос готового продукта
Для опудривания отформованных
гранул с целью предотвращения их
спекания предусмотрено специальное
устройство для введения в зону вспу-
чивания печи огнеупорного порош-
ка. Контроль и корректировка процес-
317
Глава 5. Утилизация отходов горнодобывающей промышленности
са обжига обеспечиваются при помо-
щи измерителя насыпной плотности
керамзита, установленного между
откатной головкой печи и холодиль-
ником. Вспученные зерна керамзито-
вого гравия по выходе из печи охлаж-
дают и рассеивают на фракции.
Рекультивация земель. Перечис-
ленные пути утилизации и переработ-
ки отвалов добычи и отходов обога-
щения полезных ископаемых в зна-
чительной степени способствуют их
ликвидации, однако на основе толь-
ко такого рода мероприятий пробле-
ма может быть решена лишь частич-
но, так как масштабы этих отходов
огромны. Поэтому в нашей стране
проводятся работы, связанные с лик-
видацией отвалов или их вредного
действия на окружающую среду и по
ряду других направлений. В частности,
с 1962 г. ведутся работы по рекульти-
вации земель, нарушенных открыты-
ми горными разработками.
Рекультивация — это комплекс
работ, направленных на воспроизвод-
ство и улучшение (а порой и совер-
шенно новое моделирование) всего
нарушенного природно-территори-
ального комплекса в целом. В процес-
се рекультивации различают два ос-
новных этапа: горнотехнический и
биологический. Задачей первого эта-
па является подготовка территорий
(планировка отвалов, придание отко-
сам нужной формы, покрытие их
плодородными грунтами и т.п.) для
последующего освоения. Второй этап
охватывает мероприятия по восста-
новлению плодородия нарушенных
земель и созданию благотворных для
жизнедеятельности человека ланд-
шафтов.
Рекультивация, таким образом,
позволяет не только устранить вред-
318
ное влияние отвалов горнодобываю-
щих предприятий на биосферу, но и
вернуть народному хозяйству значи-
тельные земельные площади, кото-
рые могут быть использованы для
создания лесных.массивов, сельско-
хозяйственного освоения, строитель-
ства некоторых объектов и ряда дру-
гих целей. Проблеме рекультивации в
настоящее время уделяется большое
внимание.
Закладка выработанных про-
странств. С начала 60-х годов в гор-
нодобывающей промышленности на-
шей страны развиваются способы
шахтной добычи полезных ископае-
мых с закладкой выработанного про-
странства. С целью максимального
удешевления закладочных работ стре-
мятся в качестве закладочного мате-
риала использовать как отвалы и хво-
сты обогащения горных предприятий,
так и отходы других отраслей про-
мышленности (шлаки, золы и т.п.).
В большинстве случаев способы
добычи с закладкой применяют с
целью более полной добычи полез-
ных ископаемых, так как при обыч-
ной технологии их выемки для ком-
пенсации горного давления требует-
ся оставлять под землей так называе-
мые охранные целики, содержащие
десятки и сотни миллионов тонн руд
и твердого топлива. Практикуется и
засыпка выработанных пространств
пустой породой, обеспечивающая
временное (на период добычи) ук-
репление кровли и резкое сокраще-
ние объемов поверхностных отвалов.
В последнем случае предотвратить
полностью оседание породной толщи
(появление провалов на земной по-
верхности) не удается из-за усадки
закладочного материала, достигаю-
щей иногда 50 % от первоначально
Часть VIII Технологические решения по утилизации твердых отходов
заложенного объема. Применение же
твердеющего закладочного материа-
ла обеспечивает его усадку, не пре-
вышающую 5 % даже при десятикрат-
ном превышении ожидаемого на глу-
бине давления. Такая монолитная зак-
ладка особенно необходима при до-
быче высокоценных руд, когда недо-
пустимы никакие их потери в охран-
ных целиках.
При монолитной закладке закла-
дочный материал должен обладать
способностью схватывания (тверде-
ния) и иметь предел прочности при
одноосном сжатии 2,0—2,5 МПа. Ука-
занные свойства зависят от химичес-
кого состава, степени измельчения,
твердости и некоторых других харак-
теристик используемого для заклад-
ки материала. Поэтому различные
твердые отходы горных, обогатитель-
ных, а также других предприятий не
одинаково пригодны для этих целей.
В большинстве случаев к таким мате-
риалам (отвальные песчаники, горе-
лые породы, отходы обогащения и
др.) необходимо добавлять активато-
ры схватывания: цемент, известь,
гипс, жидкое стекло и др. В то же вре-
мя отдельные виды измельченных
шлаков, например, могут сами вы-
полнять роль вяжущих материалов.
Закладка может быть полной (при
заполнении всего объема выработан-
ного пространства) или частичной
(при заполнении его в виде слоев или
полос). Приемы заполнения закладоч-
ным материалом выработанных пус-
тот могут быть различными. В зависи-
мости от используемых способов
транспортирования и укладки закла-
дочного материала различают гидрав-
лическую, самотечную, пневматичес-
кую, гидропневматическую, механи-
ческую и ручную закладку. Выбор того
или иного приема зависит от приня-
того порядка проведения горных ра-
бот и конфигурации выработанного
пространства.
В качестве примера на рис. 5.2 пред-
ставлена типичная схема отработки
месторождения с монолитной заклад-
кой выработанного пространства.
Согласно рисунку, верхний гори-
зонт месторождения уже отработан и
заполнен отвердевшей закладочной
смесью. В зоне А находящегося под
ним горизонта производят в основ-
ном выемку руды камерным спосо-
бом и ее подготовку к выемке. В зоне
Б происходит преимущественно зак-
ладка выработанного пространства.
Рудное тело этого горизонта поделе-
но на камеры и междукамерные це-
лики. Выемку дробленой руды ведут
из камер, боковые стенки которых
представляют собой цельную руду
(пустую породу) или отвердевшие
закладочные массы. В аналогичных
условиях проводят и заполнение вы-
работанных камер закладочным ма-
териалом.
Закладочный комплекс представ-
ляет собой предприятие, оснащенное
необходимым для приготовления зак-
ладочной смеси оборудованием (дро-
билки, грохоты, смесители и т.п.). При
транспортировании жидкой закладоч-
ной массы по трубопроводам в пос-
ледние с целью компенсации их гид-
равлического сопротивления периоди-
чески подают сжатый воздух, а для
предотвращения схватывания закла-
дочной смеси к ней добавляют глину.
Использование закладки вырабо-
танного пространства при добыче
полезных ископаемых является весь-
ма перспективным, так как позволя-
ет не только увеличить добычу руд и
топлива (за счет охранных целиков),
319
Глава 5. Утилизация отходов горнодобывающей промышленности
но и ликвидировать значительную
часть хранящихся на земной поверх-
ности твердых отходов промышлен-
ности. Однако закладка — дорогосто-
ящее мероприятие, существенно ска-
зывающееся на себестоимости добы-
ваемых полезных ископаемых. В этой
связи большое внимание уделяется
вопросам удешевления и сокращения
потребления прежде всего самих зак-
ладочных материалов с одновремен-
ным увеличением их эффективности.
Существенные успехи, в частности,
достигнуты в последнее время в обла-
сти приемов закладки, основанных на
вспучивании закладочных материалов.
Руда в массиве
(рудное тело)
Пустая
порода
Руда, разрыхленная
взрывом
Закладочный
монолит
Рис. 5.2. Схема отработки месторождения с использованием монолитной закладки
выработанного пространства:
МКЦ— междукамерный целик; К — камера; А — выемка руды из камер; Б — закладка камер и
выемка руды из междукамерных целиков; 7 — комплекс приготовления закладочной смеси; 2 —
ствол для подачи закладочной смеси; 3 — штреки для транспортирования руды и подачи закла-
дочной смеси; 4 — рудоспуск; 5 — горизонтальные выработки (орты) для разбуривания камер
(междукамерных целиков), подачи закладочной смеси и доставки руды; 6 — рудовыпускной
канал; 7 — рудоподъемный ствол; 8 — выпускные выработки (воронки или траншеи); 9 —
подсечка; 10 — скважины для зарядов взрывчатых веществ; 11 — копер
Геотехнология. При существую-
щей технологии открытой и подзем-
ной разработок полезных ископаемых
все труднее добиваться более эффек-
тивных результатов как с точки зре-
ния дальнейшего повышения произ-
водительности труда и снижения се-
бестоимости продукции, так и с точ-
ки зрения охраны природы.
320
В связи с этим большое внимание
уделяется разработке геотехнологи-
ческих процессов добычи полезных
ископаемых, которые исключают
вынос на земную поверхность пустых
пород. Под геотехнологией понима-
ют совокупность химических, физи-
ко-химических, биохимических и
микробиологических методов добы-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
чи полезных ископаемых на месте их
залегания. Геотехнологические мето-
ды выгодно отличаются от обычных
методов добычи полезных ископае-
мых: добычу ведут через скважины,
средством добычи служит рабочий
агент (теплоноситель, растворитель),
исключается тяжелый труд (так как
управление процессом ведется на
поверхности земли), переработку
руды обычно проводят на месте за-
легания.
К геотехнологическим методам
относят скважинную гидродобычу,
подземную выплавку полезных ис-
копаемых, подземную газификацию
углей, возгонку сублимирующихся
веществ и ряд других (рис. 5.3).
Скважинная гидродобыча широ-
ко практикуется в промышленности,
например, для получения рассолов
NaCl — сырья для производства хло-
ра, гидроксида натрия (каустической
соды) и водорода, а также карбона-
та натрия (кальцинированой соды). В
скважину, пробуренную до залежи
каменной соли, нагнетают воду и
через нее же отбирают получающий-
ся рассол. Аналогичным путем мож-
но проводить добычу калийных солей.
Рис. 5 3. Примеры использования гсотехнологических методов добычи полезных ис-
копаемых:
а — подземное выщелачивание соли; б — скважинная гидродобыча; в — подземная выплавка;
г— электротсхнологическая добыча, д — подземная газификация
321
Глава 5. Утилизация отходов горнодобывающей промышленности
В ГИГХСе разработан способ гид-
ромеханического разрушения руды с
выдачей ее в виде гидросмеси через
скважину применительно к глубоко-
залегающим фосфоритам Прибалти-
ки. Этим методом можно эффективно
разрабатывать россыпи полезных ис-
копаемых и многие рыхлые руды (же-
лезные, марганцевые, бокситы и др.).
В промышленных масштабах осво-
ена и подземная выплавка легкоплав-
ких минералов, например, серы из
ее залежей Для этого в скважину по
одной трубе подают под давлением
воду при температуре до 150—160 °C,
а по другой — сжатый воздух. Пред-
ложено использовать для подземной
выплавки битума и серы токи высо-
кой частоты.
Хорошо известен и принцип под-
земной газификации — добычи го-
рючих ископаемых путем перевода их
в газообразное состояние. Он еще не
нашел широкого промышленного
применения, однако исследования в
этом направлении продолжаются.
Большое значение для извлечения
из отвалов горных и обогатительных
(а также ряда других) предприятий
содержащихся в них ценных компо-
нентов имеют методы технической
микробиологии — одной из разновид-
ностей геотехнологических методов.
Важная роль микроорганизмов в
создании и разрушении горных по-
род и минералов широко известна.
Способность ряда видов микроорга-
низмов в определенных условиях пе-
реводить нерастворимые минераль-
ные соединения в растворимое состо-
яние все шире используют в послед-
ние годы для извлечения ценных ком-
понентов, содержащихся в твердых
отходах горных и обогатительных
предприятий, с помощью методов
322
кучного и подземного бактериально-
го выщелачивания.
Под бактериальным выщелачива-
нием обычно понимают процесс из-
бирательного извлечения химических
элементов из многокомпонентных
соединений в процессе их растворе-
ния в водной среде микроорганизма-
ми. Метод бактериального выщелачи-
вания может быть применен при лю-
бом способе выщелачивания, если в
нем не используют повышенные тем-
пературы и давления.
Известно довольно большое чис-
ло видов микроорганизмов, которые
можно применять для бактериально-
го выщелачивания различных элемен-
тов из руд. Однако в промышленнос-
ти наиболее широко для этой цели
используют тионовые бактерии (и
железобактерии), которые могут окис-
лять двухвалентное железо до трехва-
лентного, а также сульфидные мине-
ралы. Свою клеточную массу они стро-
ят из воды и углерода, который полу-
чают путем усвоения СО2, выделяе-
мого из атмосферы или из руды. Един-
ственным источником энергии для
жизненных процессов этих микроор-
ганизмов, являющихся хемо-автотро-
фами, служат реакции окисления не-
органических соединений различных
металлов, элементной серы.
Так, железобактерии способны
окислять сульфидные минералы, пе-
реводя их в сульфаты прямым и кос-
венным путем. В последнем случае они
переводят закисное сернокислое же-
лезо в оксидную форму, которая сама
служит энергичным окислителем и
хорошим растворителем сульфидов:
2FeSO4 + 72О2 + H2SO4 бактерии >
бактееии^ Fe2(SO4)3 + Н2О.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Fe2(SO4)3 + MeS ->
-> MeSO, + 2FeSO. + S.
4 4
Сульфат железа (HI) быстро ре-
генерируется железобактериями из
FeSO4, что значительно (в 7—18 раз)
ускоряет растворение ряда минералов.
Железобактерии широко исполь-
зуют в промышленности для бакте-
риального выщелачивания меди из
отходов и бедных руд. Для их обра-
ботки (выщелачивания) используют
водный раствор на основе сульфата
железа (III) и серной кислоты в при-
сутствии A12(SO4)3, FeSO4 и тионовых
бактерий, под действием которого
сульфиды меди переходят в раство-
римое состояние:
Fe2(SO4)3 + 2CuS + 2Н2О + ЗО2 -»
2CuSO4 + 4FeSO4 + 2H2SO4.
Полученный раствор медного ку-
пороса может быть подвергнут цемен-
тации (обработке железным скрапом)
для выделения металлической меди.
Образующаяся медь может быть от-
делена от циркулирующего в установ-
ке выщелачивания раствора в виде
концентрата — вязкой темно-корич-
невой влажной массы, содержащей
около 80 % цветного металла. Другим
возможным путем выделения меди из
раствора после выщелачивания мо-
жет быть электролиз.
Технологический процесс бакте-
риального выщелачивания может
быть оформлен в виде различных ва-
риантов в зависимости от вида обра-
батываемого материала (отвалы обо-
гатительных предприятий, подземные
залежи, шлаки и т.п.). Наиболее слож-
ным среди них является вариант под-
земного выщелачивания, более про-
стым по оформлению является куч-
ное выщелачивание отвалов.
Комбинированная схема этих про-
цессов приведена на рис. 5.4.
Согласно рис. 5.4, бактериальный
раствор вышеприведенного состава
насосом 1 из прудка 2 подается на
орошение медьсодержащих отвалов 3
и/или закачивается через коллектор 4
в скважины 5, пробуренные для оро-
шения участка рудной залежи 6. Про-
фильтровавшийся через толщу от-
вальной породы и обогащенный ме-
дью раствор через дренирующую си-
стему самотеком или насосом направ-
ляется в отстойник 7. Сюда же насо-
сами подается аналогичный раствор
из сборников 8 различных горизон-
тов 9 шахты медного рудника. Из от-
стойника 7 насыщенный медью ра-
створ подается в цементатор 10, от-
куда цементная медь (концентрат)
передается на сушку (II) и затари-
вание (72), а обезмеженный раствор
возвращается в прудок 2. Для регене-
рации и выращивания микроорганиз-
мов в прудок подается воздух из ком-
прессорной 13. Оптимальными усло-
виями для развития тионовых бакте-
рий являются температура 25—35 °C
и кислотность раствора, отвечающая
значениям pH 2—4.
В нашей стране на ряде комбина-
тов и рудников работают установки,
обеспечивающие получение несколь-
ких тысяч тонн в год дешевой меди
(первая промышленная установка по
подземному выщелачиванию меди
была введена в эксплуатацию в 1964 г.).
В мировой практике метод бакте-
риального выщелачивания в значи-
тельных масштабах используют для
извлечения из руд урана. Проводятся
исследования по бактериальному вы-
щелачиванию с помощью тионовых
бактерий ряда других элементов (Zn,
Мп, As, Со и др.). Ведется поиск дру-
323
Глава 5. Утилизация отходов горнодобывающей промышленности
гих видов микроорганизмов с целью
извлечения более широкого круга
полезных веществ. Метод бактериаль-
ного выщелачивания весьма перспек-
тивен для переработки твердых отхо-
дов горнообогатительных и других
предприятий, так как он позволяет
значительно снизить себестоимость
ценных полезных ископаемых (чему
способствует быстрое размножение
микроорганизмов и простота исполь-
зуемой аппаратуры) и расширить
сырьевые ресурсы промышленности,
обеспечивая реализацию возможно-
сти более глубокого комплексного
использования минерального сырья.
Рис. 5.4. Схема кучного и подземного бактериального выщелачивания медной руды:
1 — насос; 2 — прудок для выращивания и регенерации бактерий; 3 — отвалы медьсодержащих
руд; 4 — коллектор; 5 — скважины для орошения рудного тела; 6 — обрабатываемый участок
рудной залежи; 7— отстойник для медьсодержащих растворов; 8 — сборник насыщенных медью
растворов в горной выработке; 9 — горизонтальная горная выработка; 10 — цементатор; 11 —
сушка цементной меди; 12 — вагон; 13 — компрессорная установка для обогащения кислородом
бактериального раствора
324
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ГЛАВА 6
УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Широко распространенными и
еще малоутилизируемыми крупно-то-
нажными отходами являются твердые
отходы процессов заготовки, перера-
ботки и использования растительно-
го сырья — древесины и большого
числа видов сельскохозяйственной
продукции. Утилизация таких отходов
в значительной степени основана на
использовании различных химичес-
ких, механохимических, термохими-
ческих и биохимических превращений
содержащихся в них компонентов в
ценные вещества и материалы. Ниже
освещены источники образования и
основные направления технологии
рекуперации различного вида древес-
ных отходов и некоторых родствен-
ных древесным видам отходов сельс-
кохозяйственного производства. Об-
щность природы и в целом ряде слу-
чаев направлений использования, а
также способов переработки являет-
ся предпосылкой для совместного
рассмотрения наиболее распростра-
ненных на практике технологий ре-
куперации указанных отходов.
6.1. Образование, классификация
и использование отходов
древесины
В настоящее время в стране заго-
тавливается около 500 млн. м3 древе-
сины. При этом на всех стадиях про-
цесса от заготовки до переработки
древесного сырья образуется значи-
тельное количество отходов. Только на
лесозаготовках в отходы уходит бо-
лее 32 % вырубленного леса.
Объем использования древесины
в различных производствах приведен
ниже, %:
Лесопиление и деревообработка....41
Целлюлозно-бумажное
производство.....................23
Гидролизное и лесохимическое
производство.....................4
Кроме того, значительная часть
древесины используется в необрабо-
танном виде (32 %), в том числе в
качестве топлива (13 %). Наибольшая
часть древесины, как это видно из
приведенных данных, расходуется на
лесопиление, где и образуется боль-
ше всего отходов: только 60—62 %
исходного сырья превращается в ос-
новную продукцию.
Отходами лесопильного производ-
ства являются горбыли, рейки, обрез-
ки досок, вырезки дефектных мест,
опилки, стружка и кора. На рис. 6.1
приведена технологическая схема ле-
сопильного производства. При выра-
ботке длинномерных обрезных досок
в горбыли отходит 6—10 % от объема
бревна, 10—13 % превращаются в
325
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
рейки; 2—4 % — в обрезки досок; 11—
12 % — в опилки; 2—3 % идет на вы-
резку дефектных участков.
Кроме того, безвозвратно при
сушке теряется 5—7 % и распыляется
1—2 %. Количество коры составляет
около 10—12 % от всего объема брев-
на (кора, правда, не входит в баланс
древесины и считается внебалансо-
вым отходом). В раскройных цехах при
раскрое необрезных досок на заготов-
ки образуется 7—10% опилок, 10—
15 % обрезков. В строгальных цехах
отходы в виде стружки составляют
12—20 % объема поступающих пило-
материалов. Вследствие этого в себе-
стоимости пиленой продукции затра-
ты на сырье составляют 70—80 % от
затрат на ее выработку.
Из всего количества образующих-
ся древесных отходов только 60—65 %
используется в качестве вторичного
сырья, остальные сбрасываются в
отвалы, отрицательно влияя на ок-
ружающую среду.
В табл. 6.1 поданным ВНИИР при-
ведены значения удельных показате-
лей образования отходов в лесной,
деревообрабатывающей и целлюлоз-
но-бумажной промышленности.
Значительное количество отходов
образуется при использовании древе-
сины на предприятиях автомобильной
промышленности, в транспортном
строительстве, станкостроении, тор-
говле, коммунальном хозяйстве, ме-
бельной промышленности и других
отраслях экономики.
Древесные отходы можно класси-
фицировать по ассортименту выпус-
каемой продукции (отходы пилома-
териалов, фанеры, древесно-волок-
нистых плит и др.), по породам дре-
весины (отходы хвойных, лиственных
пород деревьев), по влажности (су-
хие — с влажностью до 15 %, полу-
сухие — с влажностью 15—30%,
влажные — с влажностью выше
30 %), по структуре (кусковые, сы-
пучие) и другим признакам.
Рис. 6.1. Технологическая схема лесопильного производства
326
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Таблица 6.1
Удельные показатели образования отходов в лесной, деревообрабатывающей
и целлюлозно-бумажной промышленности
№ п/п Технологический процесс или вид производства Наименование образующихся отходов и попутных продуктов Значения удельных показателей
1 2 3 4
Лесозаготовка Сучья, вершинки Кора Малоценная древесина (хворост, валежник, обломки стволов) Отходы раскряжовки Корни, пни Древесная зелень 5—37 % от объема срубленной древесины 4—10 % от объема срубленной древесины До 11 % от объема срубленной и вывезен- ной древесины иди 5—12 куб. м/га вырубленной площади 3—12 % от объема срубленной древесины 14—20 % от объема срубленной наземной части деревьев 32—74 кг/куб. м срубленной древесины
Лесопильное производство
1 Окорка круглых лесоматериалов Отходы окорки-луб Кора Отщсп 7,8—11,2 % от объема окариваемого сырья 1,2—4,8 % от объема окариваемого сырья 0,4—0,5 % от объема окариваемого сырья
2 Раскрой бревен на пи- лорамах Горбыль, рейки Опилки Кора 15—22 % от объема сырья 7—18 % от объема сырья 6—12 % от объема сырья
3 Агрегатная переработ- ка бревен Отсев щепы 1,8—2,3 % от объема сырья
4 Шпалопиленис Кусковые отходы от раскряжовки Кусковые отходы от распиловки Опилки 1,5—2,0 % от объема хвойного сырья 10—12 % от объема хвойного сырья 8—10 % от хвойного сырья
Деревообработка
1 Производство столяр- ных изделий (окна, двери и т.п.) Опилки, стружка Кусковые отходы 15,0—19,0 % от объема исходных пиломатериалов 25,0—30,0 % от объема исходных п ил оматериал о в
2 Изготовление деревян- ных нсстроганых дета- лей для домостроения (балки, лаги, стропила, обрешетка и т.п.) Опилки, стружка Кусковые отходы 10,0—12,0 % от объема используемого сырья 18,0—22,0 % от объема используемого сырья
3 Изготовление фрезеро- ванных деталей (наличник, раскладка, плинтус, поручни, обшивка и т.п.) Опилки Стружка Кусковые отходы 13,0—16,0 % от объема исходных пилома- териалов 29,0—33,0 % от объема исходных пилома- териалов 22,0—35,0 % от объема исходных пилома- териалов
4 Производство упако- вочной тары (ящиков) Обрезки Опилки 32 % от исходных пиломатериалов 16 % от исходных пиломатериалов
327
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
Продолжение табл. 6.1
1 2 3 4
5 Производство штучно- го паркета Кусковые отходы Опилки Стружка 44,0—55,0 % от объема используемого сырья 8,0—10,0 % от объема используемого сырья 12,0—14,0 % от объема используемого сырья
6 Производство паркет- ных изделий Кусковые отходы Опилки, стружка Пыль шлифовальная 34,0—50,0 % от объема используемого сырья 20,0—23,0 % от объема используемого сырья 0,5—0,8 % от объема используемого сырья
Фанерное производство
1 Изготовление фанеры Карандаши Обрезки шпона, шпон- рванина Обрезки фанеры Опилки, шлифовальная пыль Отрезки кряжей 10—13 % от объема используемого сырья 20—30 % от объема используемого сырья 5—18 % от объема используемого сырья 0,5—3,5 % от объема используемого сырья 1,5—3,0 % от объема используемого сырья
Производство мебели Обрезки пиломатериалов Стружка древесная Опилки древесные Обрезки столярных древесных плит (ДВП, ДСП) Опилки, стружка от плит Обрезки фанеры Опилки от раскроя фа- неры Пыль шлифовальная Обрезки облицовочных материалов Обрезки шпона 25,0—35,0 % от объема исходных пилома- териалов 8,0—18,0 % от объема исходных пилома- териалов 14,0—16,0 % от объема исходных пилома- териалов 10,0—15,0 % от объема плит 3,8—8,0 % от объема плит 10,0—15,0 % от объема фанеры 0,5—1,5 % от объема фанеры 0,5—1,0 % от объема сырья всех видов 10,0—20,0 % от объема исходных материалов 30—55 % от объема исходного шпона
Производство древесных пластиков Обрезки шпона Опилки Отходы форматной обрезки 5,0—6,0 % от объема используемого сырья 1,0—6,0 % от объема используемого сырья 9,0—24,0 % от объема используемого сырья
Гидролизное пронз- водство (на предпри- ятиях деревообрабаты- вающей и целлюлозно- бумажной промышлен- ности), в т.ч. производ- ство этилового спирта Лигнин 35—38 % от перерабатываемой древесной массы
328
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
По количеству отходов деревооб-
рабатывающая промышленность сто-
ит на одном из первых мест. Количе-
ство отходов в этой отрасли зависит
от качества перерабатываемого сы-
рья, типа и размера изготавливаемой
продукции, используемой технологии
и применяемого оборудования. Коли-
чество отходов, образующихся, на-
пример, на мебельной фабрике, до-
стигает 60 % от всей использованной
древесины.
К отходам, объем которых зави-
сит от используемого для раскроя
оборудования, относят опилки. Объем
древесины, переходящей в опилки,
зависит от толщины пил: чем тонь-
ше пила, тем меньше опилок. Их об-
разование можно вообще устранить,
если использовать другие способы
деления древесины. К отходам, обус-
ловленным качеством исходного сы-
рья, относятся горбыли, торцовые
срезки, рейки, разнообразные вырез-
ки с пороками и дефектами.
Все отходы древесины являются
ценным сырьем для производства
различной продукции, однако по
возможности утилизации они не
равноценны. Наибольшую ценность
представляют деловые отходы, из
которых можно изготавливать раз-
нообразную мелкую пилопродукцию.
К ним относятся горбыли, рейки,
крупные кусковые отходы. Их мож-
но использовать и для производства
целлюлозы, древесно-волокнистых
плит (ДВП), древесно-стружечных
плит (ДСП), цементно-стружечных
плит (ЦСП) и химической продукции.
Менее ценны отходы, возмож-
ность использования которых ограни-
чена (стружки, опилки, мелкие кус-
ковые отходы, щепа). Опилки и
стружки, благодаря адсорбирующим,
абразивным, изоляционным и другим
свойствам, широко используют в раз-
личных производствах: для хозяй-
ственных целей и как технологичес-
кое сырье.
Щепа и мелкие кусковые отходы
являются исходным химическим сы-
рьем при производстве строительных
материалов, вискозного волокна (а
затем тканей), технического спирта,
кормовых дрожжей, уксуса, целлю-
лозы, бумаги, картона и многих дру-
гих продуктов. Для производства этой
продукции древесина измельчается,
а затем поступает на переработку по
специальной технологии, использу-
емой при производстве конкретной
продукции. Часть древесных отходов
в брикетированном виде применяют
как топливо для бытовых и промыш-
ленных печей.
Необходимо упомянуть об энер-
гохимическом использовании отхо-
дов древесины в газогенераторных
установках. Принцип энергохими-
ческого использования отходов дре-
весины основан на газификации
древесины и получении из нее хи-
мических продуктов и горючего газа
с последующим использованием его
в качестве топлива. После войны на-
ходились какое-то время в эксплуа-
тации автомобили с газогенератор-
ными установками. Источником
энергии для двигателя таких авто-
мобилей была древесина. Теплота
сгорания вырабатываемых из отхо-
дов древесины генераторных газов
составляет 6400—7200 кДж/м3, а
выход газов 0,45—0,7 м3/кг сухого
топлива.
В обобщенном виде возможности
утилизации различных отходов лесо-
пиления и деревообработки представ-
лены в табл. 6.2.
329
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
Таблица 6.2
Направления использования древесных отходов
Виды отходов Использование отходов
Кусковые отходы Для выработки цельных и клееных заготовок, мелкой пилопродукции; техно- логической щепы для производства целлюлозы и другой продукции с измель- чением древесины; в лесохимическом производстве; в качестве топлива
Опилки Для производства спирта, кормовых дрожжей, целлюлозы, древесной муки, строительных материалов; в лесохимическом производстве; для хозяйствен- но-бытовых нужд; в сельском хозяйстве; для технологических целей
Стружка Для изготовления плит, строительных блоков; в лесохимическом производстве
Кора Для получения дубителей в лесохимическом производстве; для изготовле- ния удобрений
6.2. Переработка кусковых
отходов древесины
в технологическую щепу
Для использования в лесохимичес-
кой и целлюлозно-бумажной промыш-
ленности, в производстве строитель-
ных материалов кусковые отходы де-
ревообработки должны быть перерабо-
таны в технологическую щепу. Этот
процесс осуществляется в лесопильном
производстве, а сама щепа является
сопутствующей товарной продукцией.
Щепа — основное сырье целлю-
лозно-бумажной, гидролизной про-
мышленности и ряда других отраслей,
эффективность работы которых зави-
сит от ее качества и от стабильности
поставок. Важнейшими показателями
качества щепы являются: содержание
коры, гнили и минеральных частиц,
фракционный состав, качество по-
верхности и угол среза частиц, по-
рода дерева, из которого она изго-
товлена. Производство щепы не толь-
ко дает возможность утилизировать
отходы древесины, но имеет и важ-
ное самостоятельное значение.
В зависимости от назначения к тех-
нологической щепе предъявляются
различные требования. Особенно важ-
но, чтобы щепа не содержала посто-
330
ронних включений: металла, гнили,
песка и т.п. Содержание коры строго
лимитируется в зависимости от даль-
нейшего применения щепы. Напри-
мер, щепа, идущая на варку целлю-
лозы, вообще не должна содержать
кору. Содержание коры в щепе, иду-
щей на производство ДВП и ДСП, не
должно превышать 15%. Для изго-
товления специальных высококаче-
ственных ДВП применяется щепа,
содержание коры в которой не пре-
вышает 3 %. Поэтому при изготовле-
нии щепы, идущей в целлюлозно-бу-
мажное производство и на изготовле-
ние таких ДВП, используют только
очищенные от коры отходы древеси-
ны, т.е. отходы, образующиеся от рас-
пиловки окоренных бревен.
В зависимости от назначения (вида
производства) щепа должна иметь
размеры, указанные ниже, мм:
Длина Толщина
Целлюлозно-бумажное .. 15—25 5
Древесно-волокнистых
плит................10—35 5
Древесно-стружечных плит:
плоского
прессования ....20-60 30
экструзионного формования ....5-40 30
Гидролизное ....5-35 5
Часть VIII, Технологические решения по утилизации твердых отходов
Технология подготовки древес-
ных отходов к переработке в щепу
зависит от ее назначения, так как
требования, предъявляемые к щепе
для различных производств, неоди-
наковы. Наименее простая подготов-
ка осуществляется при изготовлении
щепы для гидролизной промышлен-
ности и производства древесно-во-
локнистых плит. Технология произ-
водства щепы включает несколько
стадий (рис. 6.2).
Рис. 6.2. Технологическая схема производства щепы
Собранные древесные отходы
контролируются на отсутствие в них
посторонних предметов (прежде все-
го — из металла). После измельчения
кусковых отходов на рубильных ма-
шинах они сортируются на щепосор-
тировочных установках, доизмельча-
ются и транспортируются на склад.
В процессе производства щепы
основной операцией является из-
мельчение древесных отходов. Эта
операция определяет качество и вы-
ход кондиционной технологической
щепы, а также удельные энергозат-
раты на ее производство. Измельче-
ние кусковых отходов осуществляют
на рубильных машинах. В зависимос-
ти от формы ротора рубильные ма-
шины делятся на барабанные, дис-
ковые и конические.
Ротор барабанной рубильной ма-
шины выполнен в виде барабана, на
поверхности которого установлены
режущие ножи. Ротором дисковой
рубильной машины является диск, на
котором расположены режущие эле-
менты. Ротор конической рубильной
машины представляет собой усечен-
ный конус, на образующей поверх-
ности которого размещены режущие
ножи. На барабанных рубильных ма-
шинах получают щепу низкого каче-
ства, с неоднородным фракционным
составом и с поврежденными волок-
нами, что связано с их конструкци-
ей. Такая щепа может использоваться
для гидролизного производства, но
малопригодна для целлюлозно-бу-
мажной промышленности и изготов-
ления ДВП и ДСП. Для получения
щепы, пригодной для этих произ-
водств, используют дисковые рубиль-
ные машины с плоским и геликои-
дальным дисками. Характеристики
отечественных рубильных машин
приведены в табл. 6.3.
331
LU
LU
NJ
Характеристики рубильных машин
Таблица 6.3
Показатели МРНП-10 МРНП-30 МРГ-40 МР2-20 МРЗ-40Н МРЗ-50Н МРЗ-40ГБ МРЗ-50ГБ МРР8-50ГН МРН-40-1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Производительность, м3/ч 10 30 40 20 32-40 50—60 32—40 50—60 50 40
Поперечные размеры загрузочного патрона, мм 250x250 250x250 580x350 250x350 430x430 430x430 350x600 350x600 800 460
Размеры перерабаты- ваемого сырья, мм: максимальный диаметр 220 220 320 220 315 315 315 315 800 440
максимальная длина при диа- метре 250 мм 1000 1600 4000 1000 3000 4000 1500 2500 Любая 4000
минимальная длина 700 700 1000 700 700 700 1000 1000 1500 700
максимальные размеры горбыля 100x220 220 200x500 90x350 100x420 100x420 100x600 100x600 800 250x440
Параметры ротора: диаметр диска, мм 1270 1270 1600 1270 1600 1600 1600 1600 2900 1600
число ножей, шт. 16 16 10 16 15 15 15 15 25 резцов 6
частота вращения, мин4 590 590 585 600 600 600 600 600 150 600
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
Продолжение табл. 6.3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Направление выброса щепы Вверх Вверх Вверх Вверх Вниз Вниз Боковое (безударное) Боковое ;бсзударпое' Вниз ч. Вверх
Параметры электро- двигателя:
мощность, кВт 55 90 160 75 160 200 160 200 160 160
частота вращения, мин-1 590 590 585 600 600 600 600 600 600 600
напряжение тока, В 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380
Габаритные размеры машины с приводным двигателем и загру- зочным патроном, м:
длина ширина высота 2600 1600 1745 2600 1670 1745 3610 2420 2145 2790 1640 1505 3475 1950 2100 3675 1950 2100 3300 2380 1870 3500 2380 1870 3160 5092 3255 3760 1910 2470
Масса машины с электрооборудовани- ем и запчастями, кг 4553 4500 12000 6295 12000 12000 12000 12000 27300 12000
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
LU
LU
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
Рис. 6.3. Схема рубильной машины МР2-20:
1 — станина; 2 — патрон; 5 — кожух; 4 — ротор; 5 — тормоз; 6 — электродвигатель
Для переработки кусковых отхо-
дов лесопильного производства на
технологическую щепу предназначе-
ны рубильные машины типа МР2-20
(рис. 6.3). Эта машина может изготав-
ливаться с верхним и нижним вы-
бросом щепы.
Низкокачественную древесину и
отходы, образующиеся на лесозаго-
товках, целесообразно измельчать на
рубильной машине МРНП-30, кон-
струкция которой показана на рис. 6.4.
Дисковые рубильные машины вы-
пускают с наклонной и горизонталь-
ной подачей перерабатываемого сы-
рья. В машинах с наклонной подачей
сырья загрузочный люк приемного
патрона располагается под углом 45—
50° к горизонтальной плоскости (или
плоскости диска машины). Поэтому в
таких машинах щепа всегда срезается
под углом в пределах 45—50° к направ-
лению волокон, в результате чего зна-
чительно уменьшается расход энергии
на измельчение древесины.
334
Полученная на рубильных маши-
нах щепа сортируется по размерам на
установках вибрационного или гира-
ционного (с круговым качанием сит
в горизонтальной плоскости) типа.
Наиболее рационально использова-
ние подвесных и напольных гираци-
онных сортировочных машин, осно-
ву которых составляют три последо-
вательно установленных по вертика-
ли короба сита с отверстиями различ-
ных размеров. (В последнее время по-
явились установки с двумя ситами.)
Сита совершают качательные движе-
ния в горизонтальной плоскости. На
верхнем сите остаются самые круп-
ные куски древесины, которые по-
ступают на повторное измельчение.
Со среднего и нижнего сит выходят
две фракции щепы, а опилки и ме-
лочь, проскочившие через все три
сита, поступают в бункер для опи-
лок. Технические характеристики сор-
тировочных установок приведены
в табл. 6.4.
Часть VIII Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 6.4. Схема рубильной машины М PH П-30:
I, 8 — роликовые подшипники; 2 — вал; 3 — нож; 4 — кожух; 5 — ножевой диск; 6 — лопасть;
7 — шпилька; 9 — втулочно-пальцевая муфта; 10 — ленточный тормоз, 11 — электродвигатель
Таблица 6.4
Характеристики установок для сортировки щепы
Показатели СЩ-1М СЩ 60М СЩ-120 СЩ-140
Производительность м3/ч 60 65 120 140
Количество сит, шт 3 3 3 2
Площадь сит, м2:
верхнего 2,88 2,88 8,4 4,0
среднего 2,56 2,56 8,4 —
нижнего 2,88 2,88 7,5 4,0
Частота колебаний, с-1 3 3 2,5 3
Мощность привода, кВт 3 3 4,5 3
Дальнейшая переработка щепы,
полученной из древесных отходов,
производится вне лесопильного про-
изводства на предприятиях соответ-
ствующих отраслей промышленно-
сти (стройматериалов, лесохимии,
целлюлозно-бумажной и др.) по
технологиям, принятым в этих от-
раслях.
6.3. Производство строительных
и конструкционных материалов
из отходов древесины
Одним из основных направлений
утилизации древесных отходов явля-
ется производство различных ограж-
дающих и отделочных строительных
материалов: древесно-волокнистых
плит, древесно-стружечных плит, це-
335
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
ментно-стружечных плит, щитового
паркета и др.
При изготовлении древесно-во-
локнистых плит используют целлю-
лозные волокна, полученные путем
дальнейшего измельчения щепы. Су-
ществует два способа производства
ДВП: мокрый и сухой. При мокром
способе плиты получают путем от-
лива целлюлозной массы без введе-
ния связующего вещества. При су-
хом способе в целлюлозную массу
вводят 4—8 % связующей смолы. По-
мимо смолы в состав массы вводят
антисептики, антипирены и другие
добавки, позволяющие придать ма-
териалу необходимые свойства:
прочность, водостойкость, грибо-
стойкость, пожаростойкость и т.п.
На рис. 6.5 приведена принципиаль-
ная схема производства ДВП сухим
способом.
Технологический процесс произ-
водства ДВП сухим способом состо-
ит из следующих операций: пропар-
ки, размола щепы на волокна; суш-
ки волокна; подготовки связующего
и добавок; смешивания волокна со
связующим и другими добавками;
формирования ковра; предваритель-
ного уплотнения (подпрессовки) ков-
ра; прессования, кондиционирования
плит; механической обработки плит.
В зависимости от свойств выпус-
кают пять различных видов ДВП: теп-
лоизоляционные, теплоизоляционно-
отделочные, полутвердые, твердые и
сверхтвердые. ДВП широко применя-
ют в строительстве, мебельной про-
мышленности, машиностроении. На-
пример, для отделки панелей салона
автобуса используют маслопропитан-
ные сверхтвердые ДВП с лакокрасоч-
ным покрытием.
Рис. 6.5. Принципиальная схема производства ДВП сухим способом:
/ — рубильная машина; 2 — циклон; 3 — щспосортировочная установка; 4 — дезинтегратор;
5 — бункер хранения щепы; 6 — расходный бункер шепы; 7 — пропарочный аппарат; 8 —
расходные баки парафина и смолы; 9 — размольная установка; 10— циклон сушилки первой
ступени; 11— сушилка второй ступени; 12 — формирующая машина; 13 — ленточный пресс
предварительной подпрессовки; 14 — головка, формующая отделочный слой; 15— пила попе-
речной резки; 16 — пила продольной резки; 17— загрузочная этажерка; 18— пресс; 19— загру-
зочная этажерка; 20 — камера кондиционирования; 21 — продольная резка; 22— поперечная
резка; 23— накопитель плит; 24 — автопогрузчик
336
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Для повышения прочности при
изгибе плиту пропитывают смесью
льняного и таллового масел. Лако-
красочное покрытие наносят на за-
грунтованную поверхность плиты. Фи-
зико-механические свойства масло-
пропитанной ДВП с лакокрасочным
покрытием, изготовленной из отхо-
дов лесопиления, приведены ниже:
Предел прочности
при изгибе, МПа................> 47
Набухание в воде по
толщине за 24 ч, %..............< 5
Степень сцепления
лакокрасочного покрытия
с плитой, баллы.................> 3
Огнеопасность (скорость
горения, мм/мин).......Неогнеопасна
(не более 20)
Древесно-стружечные плиты изго-
тавливают горячим прессованием от-
ходов древесины (стружки) со свя-
зующим — мочевино- или фенолфор-
мальдегидной смолой. По способу
производства различают ДСП плос-
кого прессования и экструзионные,
т.е. получаемые экструзией древесно-
стружечной массы через щелевую го-
ловку. ДСП выпускают без облицов-
ки и облицованными шпоном и по-
лимерной пленкой, а также окрашен-
ными. Этот материал широко исполь-
зуется в мебельной промышленнос-
ти, строительстве и других областях.
Технологический процесс произ-
водства ДСП включает следующие
основные операции: измельчение от-
ходов древесины; сортировку измель-
ченной древесины; приготовление
рабочего раствора смолы, отвердите-
ля и добавок; дозирование и смеши-
вание компонентов связующего, гид-
рофобных и антисептических добавок
и измельченной древесины; формиро-
вание стружечного ковра или пакетов;
подпрессовку (предварительное уплот-
нение) стружечного ковра или паке-
тов; прессование плит; сортировку и
складирование плит. На рис. 6.6 пока-
зана планировка цеха по производству
пятислойных древесно-стружечных
плит способом плоского прессования.
Рис. 6.6. Планировка цеха по производству пятислойных древесно-стружечных плит:
I — отделение подготовки стружки; // — заточное отделение; III — сушильное отделение; IV—
приготовление связующих; И—лаборатория; VI — щитовая; VII— формовом но-прессовое отделе-
ние; VIII — отделение обрезки, шлифования и сортировки плит; IX — установка подогрева масла,
X — бытовые помещения; /, 6, 7, 10, 11, 12 — бункеры; 2 — шнековый дозатор; 3, 16, 22, 23, 25,
26 — конвейеры, 4 — центробежный станок; 5 — мельница, 8 — двухступенчатый сепаратор; 9 —
двухступенчатая сушилка; 13, 14, 15 — смесители; 17 — формирующая машина; 18, 20 — прессы;
19 — загрузочная этажерка; 21 — разгрузочная этажерка; 24 — камера кондиционирования; 27 —
обрезной станок; 28 — калибровально-шлифовальный станок; 29 — линия сортировки
337
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
Рис. 6.7. Технологическая схема про-
изводства цементно-стружечных плит
При изготовлении цементно-стру-
жечных плит используют древесную
муку, которую связывают с помощью
цементирующих или связывающих ве-
ществ. Так называемый ксилолит про-
изводится из смеси, содержащей дре-
весную муку, магнезиальный цемент,
асбестовое волокно и другие компо-
ненты. Смесь древесной ваты (про-
дукт, вырабатываемый из хвои) с
магнезиальным цементом и другими
веществами используют для изготов-
ления фибролита. ЦСП используют в
строительстве, в том числе для изго-
товления наружных ограждающих
панелей.
ЦСП обладают хорошими тепло-
и звукоизоляционными свойствами,
водостойки, огнестойки, морозостой-
ки и бензостойки. Технологическая
схема их производства представлена
на рис. 6.7.
Щитовой паркет изготавливают
из древесно-стружечных плит и от-
ходов фанерного шпона. Паркетный
щит состоит из четырех слоев: лице-
вого слоя, подслоя, ДСП и нижнего
слоя, склеиваемых между собой с по-
мощью различных клеев. Чаще дру-
338
гих применяется карбамидный клей
на основе смолы М19-62. Склеива-
ние производится в прессе при тем-
пературе 110—120 °C и давлении 0,8—
1,0 МПа.
Широкое применение находят
материалы, изготовленные с приме-
нением в качестве дешевого напол-
нителя древесной муки.
Древесная мука, входящая в со-
став таких материалов, изготавлива-
ется методом сухого измельчения от-
ходов древесины хвойных, листвен-
ных пород и их смеси. Свойства муки
зависят от качества исходного сырья
и ее гранулометрического состава.
Отходы, идущие на производство
муки, не должны содержать более 5 %
коры и 3 % гнили.
Предварительное измельчение от-
ходов производится на молотковых
мельницах, затем измельченный про-
дукт сушится в паровых сушильных
аппаратах и вновь поступает на из-
мельчение до необходимого размера.
Классификацию продуктов размола
проводят двумя способами: просевом
на ситовых машинах и воздушной се-
парацией.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Древесную муку используют, на-
пример, в качестве наполнителя по-
лимерных композиций. Так, из поли-
пропилена, наполненного древесной
мукой, изготавливают листовой фор-
мующийся облицовочный материал
вудсток, широко применяемый в за-
рубежном и отечественном автомоби-
лестроении. Листы, содержащие до
50 % древесной муки, получают на
двухшнековых экструдерах, снабжен-
ных устройствами для дегазации. Наи-
более часто изделия из листового
материала, наполненного древесной
мукой, изготавливают штамповкой на
вертикальных гидравлических или
механических прессах. Листы перед
формованием на штампе нагревают
до 180-190 °C.
Из вудстока изготавливают внут-
ренние панели дверей автомобиля,
задние стенки спинок сидений, па-
нели багажника и другие детали об-
лицовки. Применяется такой матери-
ал и в строительстве. Причиной ши-
рокого использования вудстока яв-
ляется низкая стоимость исходного
сырья (полипропилена и древесной
муки) в сочетании с хорошими тех-
нологическими (формуемость) и фи-
зико-механическими свойствами. Как
видно из табл. 6.5, материал облада-
ет высокой прочностью, теплостой-
костью, низким коэффициентом ли-
нейного теплового расширения и
другими необходимыми свойствами.
Он выдерживает без изменения дли-
тельное воздействие температур от
-20 до 140 °C и теряет жесткость лишь
при 160 °C, неогнеопасен, устойчив
к действию органических раствори-
телей.
Поскольку транспортирование
отходов древесины на значительные
расстояния требует больших затрат,
их утилизация на предприятиях, уда-
ленных от мест образования отходов,
нерентабельна.
Использование древесных отходов
должно быть организовано там, где
перерабатывается исходная древеси-
на. Для организации переработки от-
ходов древесины важен региональный
подход. Технологии производства раз-
личных строительных материалов
предоставляют широкие возможнос-
ти для утилизации отходов древеси-
ны именно в масштабе регионов.
Таблица 6.5
Сравнительные физико-механические свойства листовых
полимерных материалов
Показатели Полипропилен АБС-пластик Вудсток
Плотность, кг/м3 900—910 1050 1100
Прочность при растяжении, МПа 0,25—0,30 0,30—0,40 0,25
Модуль упругости при растяжении, МПа 0,014 0,02 0,01
Относительное удлинение, % 30 10 2
Прочность при статическом изгибе, МПа — 0,85 0.44
Ударная вязкость по Изоду с надрезом, кДж/м2 3,3—8,0 20 3,4
Твердость по Роквеллу, HRB 78 70—90 96
Теплостойкость по ВИКа, °C 95—110 102—110 155
Коэффициент линейного теплового расширения 106, 1/°С ПО 90—110 28
Усадка после формования, % 1,7 0,4—0,9 0,7
339
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
6.4. Утилизация древесных
опилок
Опилки, составляющие значитель-
ное количество отходов лесопиления
и деревообработки, используются в
качестве сырья для изготовления раз-
личных строительных материалов, а
также в технологических целях.
Например, из них изготавливают
древесно-опилочные плиты (ДОП),
используемые для изготовления по-
лов и отделки стен. Процесс состоит
из следующих стадий:
— просеивания и сушки опилок;
— смешивания опилок со смолой
в смесителе периодического или не-
прерывного действия;
— прессования при 160—170 °C и
давлении 2,0—2,5 МПа в течение
30 с на 1 мм толщины плиты;
— вылеживания в течение 5 сут
для снятия внутренних напряжений
и усадки.
С применением древесных опилок
изготавливают тырсолит, вибролит,
паркелит, термопорит и другие стро-
ительные материалы. В состав этих ма-
териалов помимо опилок входят раз-
личные связующие и некоторые дру-
гие специальные компоненты (анти-
септики, антипирены и др.). Режимы
прессования этих материалов зависят
от типа применяемого связующего.
Используют опилки и для изготов-
ления различных видов бетонов: ар-
болита, опилкобетона, деревобетона,
гипсоопилочного бетона и термиза.
Арболит относится к группе лег-
ких бетонов. В качестве вяжущего мо-
гут быть использованы портландце-
мент и гипс. Технологический про-
цесс изготовления арболита состоит
из следующих операций: замачивания
опилок в ванне с водой с целью уда-
ления водорастворимых веществ; сме-
340
шивания в бетономешалке с водой,
вяжущими и специальными добавка-
ми; укладки смеси в формы; уплот-
нения; выдержки в формах (в зави-
симости от марки изделия — 5 сут. при
20 °C или 1 сут. при 40 °C при влажно-
сти воздуха 75 %).
Опилкобетон представляет собой
конструкционно-изоляционный бетон,
в котором опилки и песок использу-
ются в качестве заполнителя, цемент
и известь — в качестве вяжущего. Тех-
нология изготовления опилкобетона
состоит в перемешивании песка и вя-
жущего, добавлении к смеси опилок,
перемешивании и добавлении к сухой
смеси воды. Перемешивание осуществ-
ляется в бетономешалке.
Деревобетон от опилкобетона от-
личается использованием в смеси
мелкозернистого гравия.
Гипсоопилочный бетон получают из
строительного гипса, опилок и струж-
ки. В табл. 6.6 приведены свойства гип-
соопилочных блоков.
Термиз, используемый в качестве
теплоизоляционного материала для
утепления стен и кровли, произво-
дят из гашеной извести, опилок, це-
мента и суглинка. Технология изго-
товления термиза состоит в смеши-
вании в течение 3—4 мин гашеной
извести в виде теста с цементом и
измельченным суглинком влажнос-
тью 3—4 %, добавлении в смесь ув-
лажненных до 120—150 % опилок и
дальнейшем перемешивании всей
композиции.
Благодаря высокой поглощающей
способности и низкой стоимости
опилки используются для изготовле-
ния подстилок на животноводческих
фермах, для временного покрытия
полов промышленных и транспорт-
ных предприятий, рынков и складов.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Предпочтительно применение для
этих целей сухих опилок. Кроме того,
опилки используют в качестве муль-
чирующего материала в садоводстве
и огородничестве для предупрежде-
ния роста сорных трав.
Таблица 6.6
Физико-механические свойства гипсоопилочных блоков
Показатели Значение показателей при плотности, кг/м1*
650 700 800
Прочность при сжатии, МПа 2,0 2,5 3,4
Теплопроводность, Вт/(м-К) 0,25 0,26 0,28
Влажность, % <25 <25 <25
Морозостойкость при переходе через 0 °C, циклы > 15 > 15 > 15
Абразивные свойства опилок де-
лают их полезными для очистки по-
лов производственных и обществен-
ных помещений, при окраске, поли-
ровке и чистке меховых и ковровых
изделий, отделке металлов в качестве
чистящего и шлифующего материа-
ла, ощипывании птицы, в производ-
стве мыла и карборунда.
Используют опилки и в качестве
очень дешевого наполнителя при из-
готовлении пластмассовых и глиня-
ных изделий, в частности для изго-
товления пористого кирпича и че-
репицы, а также в производстве не-
размываемых сырцовых глин. Кроме
того, их применяют и в качестве за-
полнителя пустот при упаковке стек-
лянных и фарфоровых изделий, кон-
сервов. Сухие опилки применяют как
изолирующий материал в строитель-
стве зданий легкого типа.
6.5. Химическая переработка
отходов растительного сырья
Наиболее выгодным использова-
нием отходов древесины и ряда дру-
гих видов растительного сырья явля-
ется их химическая переработка с
получением товарных продуктов в
целлюлозно-бумажном (картонном),
гидролизном и лесохимическом про-
изводствах, хотя капиталовложения
для переработки равных количеств
этих отходов на заводах древоплит все
же значительно ниже, чем на этих
предприятиях. В то же время установ-
лено, что на каждый рубль, затра-
ченный на заготовку древесины,
можно получить.продукции целлю-
лозно-бумажной промышленности на
2,5—5 руб, тогда как в мебельной
промышленности всего на 1,7—2 руб,
а в производстве строительных дета-
лей только на 1,1—1,2 руб.
6.5.1. Целлюлозно-бумажное
производство
Для получения бумаги использу-
ют целлюлозу различных древесных
пород и однолетних растений и дре-
весную массу. Целлюлоза является
также ценным сырьем для текстиль-
ного производства. Весьма широкое
применение она находит и в других
отраслях промышленности.
В общей массе вырабатываемой в
мире технической целлюлозы доля
последней, получаемой на основе
древесины лиственных пород и одно-
летних растений, составляет соответ-
ственно примерно 20 и 5 %.
341
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
Бумажное производство не требу-
ет выработки химически чистой цел-
люлозы, поэтому для увеличения
выхода в ней сохраняют часть геми-
целлюлоз. Содержание а-целлюлозы*
в целлюлозе для производства бума-
ги обычно нс превышает 60—80 %.
Значительно жестче требования по
чистоте, предъявляемые к целлюло-
зе для производства искусственного
волокна.
Гораздо более дешевым полуфаб-
рикатом для производства бумаги, а
также картона и ДВП является дре-
весная волокнистая масса. В промыш-
ленной практике используют различ-
ные ее виды: белую, получаемую ме-
ханическим истиранием или размалы-
ванием кусковой древесины с исполь-
зованием воды; бурую, являющуюся
продуктом размола древесины, пред-
варительно пропаренной в котлах под
давлением; химическую, представля-
ющую продукт обработки древесины
(в ряде случаев под давлением и при
температуре до 150 °C) растворами
NaOH, NaHSO3, NaHCO3.
Из растительного сырья целлю-
лозу выделяют различными способа-
ми путем его обработки (варки под
давлением) в водных растворах реа-
гентов, которые переводят в раствор
и/или разрушают нецеллюлозные со-
ставляющие сырья. Выбор конкрет-
ного способа определяется типом
подлежащего переработке сырья и
назначением (видом) производимой
целлюлозы. В зависимости от приме-
няемого оборудования варка может
* а-целлюлоза — условное обозначение
наиболее высокомолекулярной части цел-
люлозы, не растворяющейся при обра-
ботке 17,5 %-ным раствором NaOH в те-
чение 45 минут при 20 °C.
342
быть непрерывной или периодичес-
кой. По составу используемых при
варке реагентов ее способы разделя-
ют на кислотные, нейтральные и ще-
лочные, а в зависимости от характе-
ра активных компонентов варочно-
го раствора различают две основные
группы варок: щелочную (с исполь-
зованием в качестве активного реа-
гента едкого натра, смеси едкого
натра и сульфида или сульфидов на-
трия, а также известкового молока)
и сульфитную (активным компонен-
том является сульфит, в большей или
меньшей степени связанный основа-
нием). Наиболее широко распростра-
ненным способом в щелочной группе
является сульфатная варка [NaOH +
+ Na2S, (8—10)х105 Па, 165-175’С],
а в сульфитной группе — кислая би-
сульфитная варка [Ca(HSO3)2 + SO2,
(6—8)х105 Па, 135—150’С]. Помимо
способов, объединяемых вышеука-
занными основными группами, в
практике используют такие способы
варки, как хлорно-щелочной, азот-
нокислый и другие.
Все виды целлюлозы можно по-
лучать из отходов лесопиления и ле-
созаготовок (щепа, обрезки, горбы-
ли и т.п.), если только такое сырье
представляет собой окоренный ма-
териал. Считают, что такие отходы
могут заменить > 50 % сырья в виде
балансовой древесины в целлюлоз-
но-бумажном производстве и 100 %
его в производстве тарного картона.
Такие сельскохозяйственные расти-
тельные отходы, как пшеничная и
рисовая солома, стебли тростника и
ряда однолетних растений, исполь-
зуют в основном с целью получения
целлюлозы для производства бумаги.
Наиболее эффективным для этих от-
ходов является использование суль-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
фатного способа варки целлюлозы,
позволяющего перерабатывать все
виды растительного сырья. Этот спо-
соб преобладает в настоящее время
в мировой практике производства
целлюлозы. На 1 м3 отходов можно
получить до 220 кг бумаги. Как дре-
весные, так и недревесные расти-
тельные отходы перед варкой под-
вергают подготовительным операци-
ям, сводящимся к удалению инерт-
ных включений (очистке), измель-
чению (рубке, резке, размолу) и
сортированию. Последовательность
перечисленных операций зависит от
вида перерабатываемого отхода. В ка-
честве примера ниже описана техно-
логия подготовки к использованию
в целлюлозно-бумажном производ-
стве такого распространенного сель-
скохозяйственного отхода, как соло-
ма (рис. 6.8).
Рис. 6.8. Приготовление и очистка соломенной сечки:
1 — стол для разделки кип; 2, 9, 14 — транспортер; 3 — ножевая соломорезка; 4, 13 — циклон;
5 — отпыливатель; 6 — виброжелоб; 7 — барабанная сортировка; 8 — удаление пыли и мятой
соломы; 10 — вибросито; 11, 17 — воздуходувка; 12 — удаление зерен и узелков; 15 — пыле-
сборник; 16 — удаление пыли
Подготовка соломы включает две
основные операции: измельчение ее
в сечку и очистку последней. Посту-
пающие на переработку кипы соло-
мы освобождают от обвязки на спе-
циальном столе 7, где обвязочные
материалы (проволоку, ленту, бече-
ву и т.п.) удаляют. Затем солому по-
дают транспортером 2 в ножевую
дробилку-соломорезку 3, конструк-
ция которой аналогична конструкции
широко используемых в сельском хо-
343
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
зяйстве агрегатов измельчения соло-
мы. Получаемую в этом аппарате сеч-
ку с длиной волокон около 12—15 мм
пневмотранспортом подают в циклон
предварительного обеспыливания 4.
Ввиду легкой слеживаемости сечки и
возможности забивки транспортных
магистралей ее концентрация в транс-
портирующем воздухе не должна пре-
вышать 200—250 г/м3. Обеспыленная
в циклоне 4 сечка под действием
силы тяжести поступает в барабан с
билами, оснащенными иглами (отпы-
ливатель) 5, где от соломы отделяют
оставшиеся на ней зерна. При этой
обработке сечки на ее поверхности
вновь появляется пыль. Далее сечку
подают в вибрационный желоб 6,
оборудованный электромагнитами.
Освобожденную от возможных метал-
лических включений сечку направля-
ют затем в однокорпусную барабан-
ную сортировку 7, где осуществляют
ее повторное обеспылсвание и отде-
ление мятой соломы. Следующей сту-
пенью обработки сечки является уда-
ление из нее с помощью вибросит и
воздушной сепарации имеющих боль-
шой удельный вес зерен и узелков
стеблей соломы. Подготовленную та-
ким образом сечку пневмотранспор-
том подают через циклон на транс-
портер и далее на переработку в цел-
люлозно-бумажное производство.
6.5.2. Гидролизное производство
Различные отходы растительного
сырья (древесные отходы, подсолнеч-
ная лузга, хлопковая шелуха, куку-
рузные кочерыжки, солома и т.п.)
путем гидролиза в присутствии ката-
лизаторов (минеральных кислот, кис-
лых солей и некоторых других ве-
ществ) могут быть переработаны с
получением важных кормовых, пище-
344
вых и технических продуктов. Такие
отходы даже в тонкоизмельченном
состоянии почти не усваиваются сель-
скохозяйственными животными, так
как обычно содержат 70—75 % не ра-
створимых в воде полисахаридов в
виде гемицеллюлоз и целлюлозы.
Лишь после удаления из этих отхо-
дов лигнина или даже ослабления его
связей в одревесневших растительных
тканях остающиеся углеводы могут на
60—80 % усваиваться организмом та-
ких жвачных животных, как лошади,
коровы, овцы, козы.
В условиях гидролиза происходит
разложение целлюлозы и гемицеллю-
лоз с образованием через промежу-
точные соединения простейших са-
харов — моноз* (гидролизный сахар).
Одновременно происходит и частич-
ный распад моноз с образованием
органических кислот, фурфурола и
ряда других веществ. Продукты про-
мышленных гидролизных произ-
водств, основанных на использовании
отходов растительного непищевого
сырья, представляют собой растворы
моносахаридов (пентоз и гексоз, в
том числе глюкозы), называемые гид-
ролизатами, твердый остаток — гид-
ролизный лигнин и летучие вещества
(органические кислоты, спирты). Хи-
мический состав подвергаемых гид-
ролизу отходов растительного сырья,
а также способ осуществления про-
цесса гидролиза определяют преоб-
ладание в гидролизном сахаре тех или
иных моносахаридов.
Осахариванию путем гидролиза
можно подвергать различные по фор-
ме кусков и размерам отходы указан-
ных видов растительного сырья, од-
нако очевидно, что интенсивность
* Монозы — моносахариды.
Часть VIII Технологические решения по утилизации твердых отходов
процесса повышается с увеличением
степени измельчения обрабатываемо-
го материала. В промышленных усло-
виях в настоящее время процесс гид-
ролиза осуществляется в растворах
как концентрированной, так и раз-
бавленной минеральной кислоты
(H2SO4), причем наиболее распрост-
ранен последний способ. Выход мо-
ноз при гидролизе может достигать
90 % от содержащихся в сырье поли-
сахаридов.
В зависимости от ориентации гид-
ролизных производств на получение
тех или иных продуктов переработку
получаемых гидролизатов осуществля-
ют химическим или более широко
используемым биохимическим путем.
Биохимическая переработка гидроли-
затов позволяет получать такие важ-
ные продукты, как этиловый и мети-
ловый спирты, кормовые дрожжи,
фурфулол, диоксид углерода.
На рис. 6.9 схематично представ-
лен один из наиболее распространен-
ных в отечественной промышленно-
сти вариантов процесса гидролиза
(так называемый однофазный гидро-
лиз) с биохимической переработкой
гидролизата.
Рис. 6.9. Спирто-дрожжевое производство при однофазном гидролизе
В соответствии с этой схемой гид-
ролиз растительного сырья осуществ-
ляют (рис. 6.10) в вертикальных ме-
таллических котлах-гидролизерах ем-
костью до 70 м3, футерованных из-
нутри кислотоупорной керамикой.
Смесь измельченных отходов с
0,4—0,7 % раствором серной кисло-
ты нагревают в гидролизере паром
под давлением (137—147)х104 Па до
160—190 °C. Получаемый кислый ра-
створ-гидролизат, содержащий саха;
ра, непрерывно выводят из котла че-
рез фильтрующее устройство в ниж-
345
Глава 6 Утилизация отходов растительного сырья
ней части гидролизного аппарата,
предохраняя таким образом сахар от
дальнейшего распада. Гидролизат
подают в испаритель, где при охлаж-
дении в результате снижения давле-
ния из него выделяют пары, кото-
рые конденсируют и используют для
выделения метанола, фурфурола,
скипидара и других веществ. По
окончании гидролиза, продолжаю-
щегося в течение 1—3 часов, в гид-
ролизере остается влажный лигнин,
пропитанный разбавленной серной
кислотой. Избыточным давлением
эту смесь выдувают в циклон. Для
обеспечения возможности дальней-
шей биохимической переработки
гидролизат нейтрализуют известью.
Образующийся гипс отделяют от
нейтрализованного гидролизата, су-
шат и обжигают с последующей пе-
редачей его на строительные нужды.
Отделенный от гипса нейтрализован-
ный гидролизат (гидролизное сусло)
после его охлаждения и дополни-
тельной очистки передают на сбра-
живание. На этой стадии в нейтраль-
ный раствор гидролизного сусла вво-
дят винокуренные дрожжи и сбра-
живают содержащиеся в нем гексо-
зы с образованием этилового спир-
та и углекислоты:
СН„ОА -> 2С,Н,ОН + 2СОГ
о 1Z о Z Э I
Рис. 6.10. Принципиальная схема гидролизного производства:
/ — гидролизер; 2 — испаритель; 3 — мерник, 4 — кристаллизатор; 5 — теплообменник;
6 — фильтр-пресс, 7 — отстойник; 8 — нейтрализатор, 9 — циклон
гидролизат на
сбраживание
Получаемый спирт (1,2—1,6%)
выделяют из жидкости путем отгон-
ки и очищают от примесей. Образую-
щийся при брожении диоксид угле-
рода можно перерабатывать с целью
получения товарных продуктов —
жидкой углекислоты и сухого льда.
346
Остающаяся после отгонки спир-
та жидкость — гидролизная барда —
содержит пентозы и служит для по-
лучения кормовых дрожжей (рис. 6.11).
Для этого в нее дозируют содержа-
щие азот и фосфор питательные соли
(сульфат аммония, суперфосфат) и
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
вводят культуру пентозных дрожжей
(Torula utilis, Monilia murmanica и др.).
Процесс выращивания (накопления,
размножения) дрожжей длится не-
сколько часов при пропускании че-
рез сбраживаемое сусло воздуха (при-
мерно 60—80 м3/ч на 1 м3 жидкости)
и поддержании температуры на оп-
тимальном уровне путем охлаждения.
Выделение дрожжей из сброженного
сусла осуществляют в несколько ста-
дий при помощи сепараторов и ва-
куум-фильтров с получением частич-
но обезвоженного дрожжевого кон-
центрата (дрожжевого молока). Пос-
ледний обрабатывают в плазмолиза-
торе* при 80—90’С с целью разру-
шения дрожжевых клеток. Образующу-
юся сметанообразную массу подвер-
гают сушке, продукт которой охлаж-
дают, готовые кормовые дрожжи за-
таривают для отправки потребителям.
Рис. 6.11. Принципиальная схема производства кормовых дрожжей из гидролизной
барды:
/ — реактор для выращивания дрожжей; 2 — сепаратор; 3 — вакуум-фильтр; 4 — плазмолизатор;
5 — сушилка; 6 — фасовка и упаковка
Переработка отходов хвойной
древесины по вышеуказанной схеме
(рис. 6.9) обеспечивает выход гидро-
лизного сахара, не превышающий
50—53 %, а количество образующе-
гося 100 %-го этилового спирта со-
ставляет 165—200 л на 1 т абсолют-
но сухой древесины. Замена отходов
хвойной древесины отходами ли-
ственной или богатыми пентозами
сельскохозяйственными отходами из-
меняет выход спирта и других про-
дуктов: примерно в 2 раза увеличи-
вается выход фурфурола и в 2—2,5
раза — выход кормовых дрожжей. Воз-
можности этой технологии характе-
ризуют, помимо вышеприведенных,
следующие показатели, достигаемые
при переработке 1 т отходов хвойной
древесины в абсолютно сухом состоя-
нии. Выход углекислоты может дости-
гать 70 или 40 кг соответственно для
жидкого и твердого продукта, кормо-
вых дрожжей — 40 кг, фурфурола —
9,4 кг, скипидара — 0,8 кг, изобути-
лового и изоамилового спирта — 0,3 кг,
строительного алебастра 225 кг. При
производстве этих продуктов расхо-
дуют 95 кг серной кислоты (100 %),
7,2 т пара различных параметров,
8 м’воды, 230 кВт-ч электроэнергии.
* Плазмолизатор — аппарат для терми-
ческого разрушения дрожжей.
347
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
Рис. 6.12. Переработка растительного сырья, богатого пентозанами, при двухфазном
гидролизе
Получаемый при гидролизе указан-
ных отходов фурфурол является цен-
ным и перспективным сырьем для ряда
органических производств. Он исполь-
зуется для селективной очистки нефти
и растительных масел, в производстве
каучука, витаминов и лекарственных
веществ, малеинового ангидригида,
синтетических волокон и красителей.
На практике выход сахара при
гидролизе отходов древесины по вы-
шеприведенной схеме (рис. 6.9) не
превышает 50 %, что составляет лишь
70 % от теоретически возможного вы-
хода. В связи с этим разработаны дру-
гие способы гидролиза растительно-
го сырья, позволяющие значительно
увеличить этот показатель.
Так на рис. 6.12 приведен вариант
схемы, используемый при переработ-
ке богатых пентозанами отходов рас-
тительного сырья (хлопковая шелу-
ха, подсолнечная лузга и т.п.).
В соответствии с этой схемой рас-
тительные отходы вначале подверга-
ются мягкому гидролизу разбавлен-
ным раствором серной кислоты, при
котором гидролизуются главным об-
разом пентозаны с образованием пен-
тозных сахаров (ксилозы, арабино-
зы), используемых в виде отделяемого
от растительной ткани пентозного
гидролизата для производства крис-
таллической ксилозы, фурфурола,
кормовых дрожжей или других про-
дуктов.
Оставшуюся после пентозного
гидролиза растительную ткань (цел-
люлозу и лигнин) подвергают в бо-
лее жестких условиях гексозному гид-
ролизу с последующей нейтрализаци-
ей гексозного гидролизата и его сбра-
живанием с целью получения этило-
вого спирта.
Переработка, например, хлопко-
вой шелухи, содержащей 20—30 %
348
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
пентозанов, может обеспечить полу-
чение на 1 т абсолютно сухого ве-
щества 60—90 л 100 %-ного этило-
вого спирта, 28—38 кг жидкой угле-
кислоты, 70 кг кристаллической кси-
лозы или 70—80 кг фурфурола или
80—110 кг сухих кормовых дрожжей.
Кормовые дрожжи (дрожжевые
грибки) представляют собой про-
стейшие одноклеточные организмы,
выращиваемые главным образом на
пентозных сахарах. Процесс их полу-
чения (выращивания) основан на
увеличении органической массы этих
простейших микроорганизмов за счет
усвоения ими углеводов гидролизно-
го сахара, а также минерального азо-
та и фосфора из специально вводи-
мых в раствор сернокислого аммония
и суперфосфата. В результате проис-
ходящих в этих живых организмах
биосинтетических процессов из угле-
водов, азота и фосфора образуются
белки, жиры и витамины, необходи-
мые для жизнедеятельности высших
животных.
Кормовые дрожжи используют в
качестве ценной и эффективной бел-
ково-витаминной добавки в рационе
всех видов сельскохозяйственных
животных — скота и птицы (особен-
но молодняка), а также в зверофер-
мах и в рыбном хозяйстве. По составу
они включают (в % масс.) содержа-
щий все незаменимые аминокисло-
ты протеин 45,6, бсзазотистые экст-
рактивные вещества 35,2; 9,7 воды,
7,8 золы, 1,5 жира, 0,2 клетчатки и
характеризуются наличием витаминов
группы В, провитамина Д2, различ-
ных ферментов и гормонов, способ-
ствующих усвоению белков и угле-
водов. На 1 т древесных отходов мож-
но получить 200—250 кг кормовых
дрожжей, а на 1 т кукурузных коче-
рыжек — 250—280 кг.
Для получения из отходов непи-
щевого растительного сырья глюко-
зы для медицинских и пищевых це-
лей используют различные схемы,
вариант одной из которых представ-
лен на рис. 6.13.
Рис. 6.13. Производство кристаллической глюкозы из растительного сырья
349
Глава 6 Утилизация отходов растительного сырья
По этому варианту растительные
отходы гидролизуют в мягких усло-
виях разбавленным раствором соля-
ной кислоты с целью перевода в ра-
створ гемицеллюлоз. Получаемый гид-
ролизат перерабатывают на этиловый
спирт и кормовые дрожжи. Целлюло-
зу и лигнин остающейся раститель-
ной ткани гидролизуют сверхконцент-
рированной соляной кислотой. Ис-
пользованную для гидролиза соляную
кислоту регенерируют, а глюкозный
гидролизат подвергают очистке и ис-
пользуют для получения глюкозной
патоки или кристаллической глюко-
зы. При реализации процесса с полу-
чением кристаллической глюкозы
маточник (содержащий незакристал-
лизованную часть глюкозы) после
отделения кристаллов перерабатыва-
ют вместе с гемицеллюлозным гид-
ролизатом.
Переработка 1 т отходов абсолют-
но сухой древесины на глюкозную
патоку может дать 350—400 кг глю-
козы в виде патоки, 60 л 100 %-ного
этилового спирта, 65 кг кормовых
дрожжей влажностью 8 %. Из этого
сырья при его переработке на крис-
таллическую глюкозу можно полу-
чить 200 кг кристаллической глюко-
зы, 150 л 100 %-ного этилового спир-
та и те же количества метанола и кор-
мовых дрожжей.
Рассмотренные способы гидроли-
за отходов растительного сырья обес-
печивают практически полный гидро-
лиз содержащихся в них полисахари-
дов, оставляя лигнин в виде нераство-
римого остатка, являющегося отходом
этих производств. Хотя этот отход и
является потенциальным органичес-
ким сырьем, в настоящее время он
еще не нашел широкого применения:
частично лигнин используют д ля про-
350
изводства лигноплит и линолеума,
частично сжигают, основная его мас-
са поступает в отвалы.
Крупным сырьевым источником
для гидролизного производства явля-
ется сульфитный щелок, образую-
щийся в процессе получения целлю-
лозы путем сульфитной варки древес-
ных отходов (рис. 6.14).
В соответствии с представленной
на рис. 6.14 схемой отходы древесины
(главным образом еловой) обрабаты-
вают горячим водным раствором SO2
(4-8 %) и Ca(HSO3)2 (1 % СаО). В про-
цессе варки гидролизуются до соот-
ветствующих моносахаридов только
полисахариды гемицеллюлоз. Липнин,
взаимодействуя с серной кислотой,
присоединяет ее, образуя лигносуль-
фоновую кислоту; которая переходит
вместе с монозами в раствор в виде
кальциевой соли. Отделяемый от цел-
люлозы сульфитный щелок содержит
около 2 % гексоз и пентоз и 7—8 %
лигносульфоната кальция. Его осво-
бождают от избытка SO2 и нейтрали-
зуют известью, после чего сусло под-
вергают брожению с целью получе-
ния этилового спирта. После отгонки
последнего содержащую пентозы
жидкость используют для выращива-
ния кормовых дрожжей, а содержа-
щий лигносульфонат кальция оста-
ток концентрируют выпариванием с
целью получения бардяного концент-
рата, широко используемого благо-
даря его поверхностно-активным
свойствам в целом ряде отраслей про-
мышленности.
Переработка 1 т отходов еловой
древесины по этой схеме обеспечи-
вает получение 470 кг сульфитной
целлюлозы и, кроме того, 30—50 л
100 %-ного этиловою спирта, 1 л ме-
танола, 19—25 кг жидкой углекисло-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ты, 15 кг кормовых дрожжей 8 %-ной
влажности, 475 кг концентратов
20 %-ной влажности и 20 кг оберточ-
ной бумаги из отходов производства.
При переработке по этой же схеме от-
ходов древесины лиственных пород
получение этилового спирта исклю-
чено: весь пентозный сахар сульфит-
ного щелока может быть использован
для производства кормовых дрожжей,
выход которых увеличивается до 60 кг
на 1 т абсолютно сухой древесины.
Рис. 6.14. Комплексная переработка древесины на целлюлозу, этиловый спирт, кор-
мовые дрожжи и бардяный концентрат
6.5.3. Производство удобрений
Различные отходы древесного и
другого растительного сырья можно
использовать для производства удоб-
рений многоцелевого назначения.
Приемы приготовления их весьма
многочисленны и разнообразны, но
в подавляющем большинстве предло-
женных для этой цели способов они
являются достаточно простыми по
технологическому оформлению и ба-
зируются на микробиологической
обработке сырья с использованием
развивающихся в благоприятных ус-
ловиях компостирования природных
бактерий или специально выводимых
их штаммов.
Согласно одному из самых про-
стых способов отходы лесной и дере-
вообрабатывающей промышленности
в виде измельченных сучьев, коры,
стружек, опилок и пр. увлажняют,
формуют в рыхлые кучи и заражают
культурой специально выведенных
бактерий. Для облагораживания (обо-
гащения) получаемого компоста
можно добавлять карбамид и мине-
ральные удобрения. Процесс созрева-
ния компоста протекает с выделени-
ем тепла в течение 7—8 недель.
351
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
Похожую технологию приготовле-
ния компостов используют и для от-
дельных видов указанных отходов.
Так, например, кору хвойных пород
деревьев подвергают тонкому измель-
чению, в получаемую массу добавля-
ют азотнокислые соли и фосфорит-
ную муку и выдерживают определен-
ное время с целью вызревания ком-
поста. Применение последнего на
сельскохозяйственных угодьях на 20—
40 % повышает урожайность овощных
культур. Кроме того, измельченная
кора улучшает структуру почвы, хо-
рошо накапливает и удерживает вла-
гу. Компостируемая в виде муки кора
с добавками минеральных питатель-
ных солей является благоприятной
средой для развития микроорганиз-
мов, что обеспечивает большую ско-
рость ее ферментации по сравнению,
например, с древесными опилками.
Несколько отличается от вышеиз-
ложенной технология переработки на
компост коры импортируемых хвой-
ных пород деревьев, скапливающей-
ся в значительных количествах в од-
ном из портов Японии. Согласно этой
технологии кору измельчают, обра-
батывают ферментами, инициируя
развитие микроорганизмов, затем
добавляют карбамид и куриный по-
мет и выдерживают смесь до полного
вызревения в течение трех—четырех
месяцев. Получаемое удобрение мож-
но успешно использовать в сельском
хозяйстве и лесоводстве.
С целью улучшения качества по-
лучаемых из отходов древесного и
другого растительного сырья удобре-
ний.используют; как следует из прот
веденных выше примеров, различные
облагораживающие добавки, а для
обеспечения возможности их транс-
портирования и хранения без слежи-
352
вания и равномерно дозируемого вне-
сения в почву — ряд приемов, веду-
щих в целом к усложнению техноло-
гии производства.
Например, согласно одной из па-
тентных заявок Франции измельчен-
ные до размеров частиц, характери-
зующихся поперечником 1—3 мм и
длиной 2—6 мм, отходы переработ-
ки растительных волокнистых мате-
риалов (в частности остатки обезмас-
ленных масличных и дистиллирован-
ных эфирно-масличных растений),
взятые в количестве 15—20 % по мас-
се, смешивают в присутствии воды в
течение примерно 15 мин с 15—20 %
гидросиликата алюминия, 16—20 %
фосфата аммония, 20—23 % нитрата
калия, 12—18% сульфата аммония
полигоэлементами — 3—7 % сульфа-
та железа, 0,3—0,7 % серы, 0,1—0,2 %
сульфата меди и такими же количе-
ствами бора и молибдата аммония. В
смесь можно добавлять также суль-
фат магния и нитрат аммония. Полу-
чающуюся при смешении этих ком-
понентов гомогенную пасту экстру-
дируют в виде лент, секционируемых
затем на гранулы заданной длины с
последующей их термической обра-
боткой с целью дегидратации и уп-
рочения.
Предложен также ряд способов
совместной переработки с целью по-
лучения вышеуказанных отходов дре-
весного и другого растительного сы-
рья с иными видами богатых орга-
ническими веществами отходов.
Для этой цели с успехом может
быть использован, в частности избы-
точный активный ил станций обра-
ботки коммунальных сточных вод.
Согласно одному из предложенных
способов его смешивают с целью го-
могенизации в двухшнековом смеси-
Часть VIH. Технологические решения по утилизации твердых отходов
теле с дроблеными частицами (попе-
речником до 100 мм2) древесных
и/или растительных отходов (кора,
опилки, солома и т.п.) и вещества-
ми-корректорами (оксид кальция,
соединения, содержащие азот, фос-
фор, калий и т.п.) в жидком или
твердом виде. Получаемую в виде па-
сты гомогенизированную смесь экст-
рудируют через решетку в виде ци-
линдров диаметром около 10 мм, ко-
торые крошат затем в дезинтеграто-
ре. Получаемый таким образом про-
дукт выдерживают в кучах не менее
48 часов, после чего в соответствии
с его составом он может быть непос-
редственно использован в качестве
удобрения или подвергнут дегидра-
тации, или компостирован.
Сотрудники института лесовод-
ства Польши, разработавшие похо-
жий, но более простой способ ис-
пользования древесной коры, отме-
чают, что микроорганизмы, содержа-
щиеся в активном иле очистных со-
оружений, в короткое время перера-
батывают кору в удобрение, по цен-
ности почти не уступающее торфу.
Удобрения с высоким содержани-
ем органических веществ можно по-
лучать также путем смешения отхо-
дов древесины и/или целлюлозных
остатков сельскохозяйственного про-
изводства с подвергнутыми ряду спе-
циальных операций продуктами фер-
ментации любого, способного фер-
ментироваться материала. Например,
в соответствии с одной из таких тех-
нологий способный ферментировать-
ся материал подвергают анаэробной
обработке в течение 10—30 дней и
затем фракционируют декантацией с
получением жидкой и обогащенной
твердой фазой фракций. Последнюю
подвергают пастеризации при темпе-
ратуре около 65—85 °C и затем цент-
рифугируют, фильтруют или отжима-
ют с получением обогащенной по
твердому фракции с содержанием
сухого вещества от 20 до 50 % по массе.
Эту фракцию облагораживают веще-
ствами, содержащими азот, фосфор,
калий и другие элементы, и смеши-
вают с названными отходами с пос-
ледующим формованием получаемой
смеси и сушкой гранул при 80—130 °C
в течение не менее одной минуты.
6.6. Термическая переработка
отходов растительного сырья
6.6.1. Пиролиз
Пиролиз (сухая перегонка, тер-
молиз, пирогенетическая переработ-
ка) — процесс разложения отходов
древесины и другого растительного
сырья при их нагревании без досту-
па воздуха до 450—550 ’С, приводя-
щий к образованию ряда газообраз-
ных и жидких продуктов, а также
твердого углеродного остатка (дре-
весного угля при переработке дре-
весного сырья).
Процесс пиролиза, схематично
представленный на рис. 6.15, осуще-
ствляют в печах периодического и не-
прерывного действия различных кон-
струкций (камерных, ретортных, тун-
нельных, шахтных, многополочиых,
вращающихся, с движущимися слоя-
ми и др.) с наружным и внутренним
обогревом. При подъеме температуры
в печи вначале осуществляются эндо-
термические процессы. Примерно до
150 °C происходит удаление влаги
(сушка) перерабатываемого древесно-
го сырья. При дальнейшем повыше-
нии температуры в интервале около
170—270 °C начинается образование
газов (СО, СО2) и небольших коли-
353
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
честв метилового спирта и уксусной
кислоты. Область температур около
270—280 °C инициирует начало экзо-
термических превращений, прогрес-
сирующих с дальнейшим увеличени-
ем температуры. При этом падает вы-
ход таких неконденсирующихся газов,
как СО и СО2, с одновременным уси-
лением образования других газообраз-
ных (СН4, С2Н4, Н2) и парообразных
веществ, в том числе метилового
спирта и уксусной кислоты. Размер
кусков, влажность перерабатываемо-
го материала, температура и скорость
процесса существенно влияют на вы-
ход продуктов пиролиза.
Отходы
уголь
Рис. 6.15. Принципиальная схема пиролиза древесных отходов и получения первич-
ных продуктов процесса
Выходящие из печи газы охлаж-
дают с целью рекуперации содержа-
щихся в них ценных компонентов.
Заключительным этапом пиролиза
является охлаждение получаемого
древесного угля обычно до темпера-
туры <40 °C, обеспечивающей исклю-
чение возможности его самовозгора-
ния на воздухе. Оно может быть есте-
ственным или искусственным. В пер-
вом случае уголь обычно выдержива-
ют в специальных камерах (емкостях)
в бескислородной атмосфере. Во вто-
ром случае раскаленней уголь обра-
батывают лишенными кислорода хо-
лодными газами.
При охлаждении парогазовой
смеси, выводимой из печи пироли-
за, происходит конденсация целого
354
ряда находящихся в ней органичес-
ких соединений и влаги. Образую-
щийся дистиллят, в котором может
содержаться до 180 различных орга-
нических веществ, отстаивают. При
этом дистиллят пиролиза древесины
лиственных пород образует два слоя:
осаждающуюся на дно отстойную
смолу и водный раствор органичес-
ких соединений (жижку). Дистиллят,
полученный при пиролизе древеси-
ны хвойных пород, разделяется на
три слоя: нижний — нерастворимые
в воде органические соединения в
виде отстойной смолы; средний —
жижку — и верхний, образуемый
скипидаром с растворенными в нем
смолистыми веществами. Продукты
отстаивания разделяют.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
При разгонке древесной смолы,
содержащей фенолы и их метиловые
эфиры, получают ряд фракций, ис-
пользуемых в качестве флотационных
масел в процессах обогащения руд,
ингибиторов (антиокислителей) для
стабилизации крекипг-бензинов и
масел, сырья для производства пласт-
масс, растворителей некоторых фар-
мацевтических препаратов. Кроме
того, древесная смола используется
для пропитки различных изделий из
древесины с целью предупреждения
их гниения.
Переработка жижки, содержащей
уксусную, муравьиную, пропионо-
вую и другие кислоты наряду с ме-
тиловым спиртом, ацетоном, аце-
тальдегидом, фурфуролом, метил-
этилкетоном и другими органически-
ми соединениями, обеспечивает по-
лучение (экстракцией серным эфи-
ром) уксусной кислоты, широко ис-
пользуемой, в частности, в производ-
ствах ацетатного шелка и киноплен-
ки, а также (отгонкой) метилового
спирта, идущего на производство раз-
личных политур и медикаментов, и
ряда других продуктов.
Древесный уголь в больших коли-
чествах находит применение в меди-
цине, в производствах активных уг-
лей, сероуглерода, кремния, высоко-
качественных чугунов, черных поро-
хов и ряде других процессов.
Основные закономерности пиро-
лиза древесного сырья заключаются
в том, что повышение температуры
процесса приводит к увеличению
выхода смолы и газов, снижению
выхода уксусной кислоты и метило-
вого спирта, получению угля с более
высоким содержанием углерода. Уве-
личение скорости пиролиза вызыва-
ет возрастание выхода смолы с од-
новременным уменьшением выхода
уксусной кислоты и угля.
Современная промышленность
тяжелого органического синтеза име-
ет в своем арсенале более дешевые и
производительные способы получе-
ния таких являвшихся ранее тради-
ционными продуктами лесохимичес-
кой промышленности веществ, как
метиловый спирт и уксусная кислота.
Однако и в настоящее время масш-
табы пиролиза древесного сырья ос-
таются значительными: в 70-х — 80-х
годах в СССР сухой перегонке под-
вергали ежегодно около 3 млн. плот-
ных м3 древесины.
6.6.2. Производство активных
углей
Получаемый при пиролизе древес-
ных отходов уголь служит одним из
крупных источников сырья в произ-
водстве активных углей, широко ис-
пользуемых в различных отраслях
промышленности для очистки разно-
образных газовых и жидкофазных тех-
нологических потоков, в рекупераци-
онных целях и при решении многих
задач защиты окружающей среды от
вредных промышленных выбросов.
Наряду с ним в качестве исходного
сырья для получения активных углей
широко используют и некарбонизи-
рованные отходы древесины (опил-
ки, стружки и т.п.). В технике нашли
применение парогазовые и химичес-
кие способы активирования такого
сырья. Парогазовому активированию
подвергают обычно такие предвари-
тельно карбонизованные материалы,
как уголь из древесины, скорлупы
кокосовых орехов, косточек фруктов,
кокс из бурых углей, торфа и т.п.
Агентами активирования наиболее
часто являются водяной пар и диок-
355
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
сид углерода, реже — кислород воз-
духа. Процесс осуществляют путем
обработки этими реагентами угля-
сырца при температурах 600—1000 °C
во вращающихся, шахтных, много-
полочных и других печах. В процессе
активирования происходит суще-
ственная потеря массы обрабатывае-
мого материала и развивается его
внутренняя пористость.
Промышленность производит по-
рошковые и более дорогие гранули-
рованные (формованные) активные
угли, получаемые с использованием
различных связующих материалов
(древесная и каменноугольная смо-
ла, отходы нефтепереработки, фе-
нольные смеси, гидроксиды железа
и алюминия и др.). Соответствующие
рецептуры для приготовления формо-
ванных углей парогазовым активиро-
ванием, как и многие приемы в тех-
нологии химического активирования,
определяющие основные качествен-
ные характеристики получаемых ак-
тивных углей, часто составляют сек-
реты производства.
Принципиальная схема получения
формованных углей парогазовым ак-
тивированием представлена на рис. 6.16
Рис. 6.16. Принципиальная схема производства формованных активированных углей
с парогазовым активированием:
1 — дробление; 2— измельчение; 3 — смешение и пластификация; 4 — гранулирование,
5 — сушка; 6 — карбонизация; 7 — активирование; 8 — классификация; 9 — затарка
Подлежащее обработке сырье, в
частности указанные отходы расти-,
тельного сырья, подвергают последо-
вательно операциям дробления и по-
мола, после чего смешивают со свя-
зующими добавками, пластифициру-
ют и гранулируют в экструдере. Полу-
чаемый гранулят подсушивают, кар-
бонизируют и активируют водяным
паром и газом. Товарную фракцию в
виде готовой продукции затаривают
для отправки потребителям.
Химическому активированию
подвергают в основном некарбони-
зированное сырье в смеси с неорга-
ническими агентами активации (хло-
рид цинка, фосфорная кислота, суль-
фид и сульфат калия и другие соеди-
нения) при температурах обычно до
650 °C и реже — до 1100 °C.
Технологические схемы получе-
ния активированных углей путем хи-
мического активирования весьма раз-
личны даже при использовании од-
356
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
них и тех же активирующих агентов. В
качестве примера на рис. 6.17 пред-
ставлена одна из технологических
схем получения активных углей ме-
тодом хлорцинковой активации.
Исходное сырье пропитывают при
перемешивании концентрированным
(плотность 1,8 г/см3) раствором ZnCl2
при отношении хлорид цинка : сы-
рье = (0,4—0,5): 1. Получаемую смесь
карбонизируют и активируют одновре-
менно при нагревании до 600—700 °C.
Агент активации удаляют из насыщен-
ного им продукта термической обра-
ботки путем выщелачивания разбав-
ленным раствором хлорида цинка и
экстрагирования соляной кислотой при
нагревании, после чего уголь промы-
вают водой для удаления хлор-ионов,
подвергают мокрому измельчению с
последующим отделением продукта
помола от жидкости фильтрованием.
Процесс завершают сушкой влажного
угля и упаковкой готового продукта.
Рис. 6.17. Принципиальная схема производства порошковых активированных углей
методом хлорцинковой активации:
1 — смешение и пропитка; 2 — кальцинирование; 3— выщелачивание; 4 — экстракция; 5 —
отмывка; 6 — измельчение; 7 — фильтрование; 8 — сушка; 9 — упаковка
6.6.3. Использование отходов
растительного сырья в качестве
топлива
В связи с прогрессирующим ис-
черпанием ресурсов нефти и природ-
ного газа и все большими трудностя-
ми освоения их новых месторожде-
ний в последние годы ведутся интен-
сивные разработки технологии пре-
вращения различных видов биомас-
сы (в том числе отходов сельскохо-
зяйственного производства и древе-
сины) в топливо. Потребление био-
массы в качестве топлива в ряде стран
заметно увеличивается. Так, напри-
мер, в США в 1975—1981 гг. доля био-
357
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
массы в топливно-энергетическом
балансе возросла с 2,4 до 3,5 %, а ко-
личество произведенной на ее осно-
ве энергии достигло в 1981 г. таково-
го, вырабатываемого гидро- и атом-
ными электростанциями.
Эффективность различных процес-
сов превращения биомассы в топли-
во, представленная по зарубежным
данным в табл. 6.7, показывает, что
наибольший интерес для химической
промышленности представляют про-
цессы аэробного сбраживания (см. гид-
ролизное производство) и термохими-
ческого превращения. Получаемый в
последнем случае синтез-газ по соста-
ву идентичен таковому, производимо-
му газификацией угля или паровой
конверсией природного газа или неф-
тепродуктов, и может использоваться
в различных химических синтезах. При
цене 4,27 долл./ГДж синтез-газ на
основе древесного сырья может кон-
курировать с нефтяным сырьем.
Таблица 6.7
Сравнительная эффективность различных процессов превращения биомассы
в топливо
Процесс Первичный продукт Степень превращения на сырье, % масс
Анаэробное усвоение Метан 5—15
Брожение (целлюлоза) Этанол 10—20
Термическое превращение Синтез-газ 50—70
Критерием целесообразности
утилизации отходов древесного и
другого растительного сырья по вы-
шеуказанным направлениям обычно
является стоимость производства.
Если она не отвечает в соответству-
ющих условиях требованиям эконо-
мичности, то указанные отходы мо-
гут быть использованы как топливо.
Однако физическое состояние отхо-
дов древесины и других видов рас-
тительного сырья часто служит пре-
пятствием для непосредственного их
использования в качестве топлива,
требуя осуществления ряда подгото-
вительных операций (измельчение,
подсушка и др.). Так, например, теп-
лота сгорания коры различных ви-
дов древесины составляет в кДж/кг
(Ккал/кг) для сосны — 20160 (4800),
ели — 18900 (4500), пихты — 18060
(4300), тополя — 19740 (4700), бе-
резы — 21420 (5100). Вместе с тем
сжигание коры с влажностью 50 и
358
65 % приводит к снижению этих ве-
личин, то есть потерям тепла при-
близительно на 13 и 24% соответ-
ственно. В связи с этим предложено
большое число различных термичес-
ких и некоторых других приемов пе-
реработки таких отходов с целью
получения на их основе «облагоро-
женных» топлив.
Опилки, стружки, кору с влаж-
ностью не менее 35 % подвергают ме-
ханической обработке на установке,
состоящей из шнека и короткой
пресс-формы. Во время прессования
отходы нагреваются, избыток воды
удаляется. Готовая продукция непре-
рывно выходит из трубчатой пресс-
формы.
Согласно другой технологии, ре-
ализованной одной из американских
фирм для утилизации лесосечных от-
ходов, измельченные сучья, кору и
хвою отливают с некоторыми добав-
ками и прессуют в виде блоков, име-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ющих вид настоящих поленьев лю-
бых древесных пород. Последние слу-
жат для топки бытовых печей и ка-
минов, они легко поджигаются и
горят. Для переработки насыщенной
влагой коры хвойных пород деревь-
ев одним из акционерных обществ
Финляндии предложена технология,
включающая удаление из коры зна-
чительной части влаги на короот-
жимных прессах с последующей ее
сушкой в камере кипящего слоя,
измельчением и прессованием с по-
лучением плотных высококалорий-
ных брикетов в виде гранул с попе-
речником 10 мм, которые можно
транспортировать как обычный уголь.
В целом ряде случаев, особенно на
деревообрабатывающих предприяти-
ях, отходы древесины могут успеш-
но заменять другие виды топлива.
Крупные лесохимические комбинаты
для удовлетворения энергетических
нужд сжигают большие количества
древесных отходов. Подсчитано, что
при сжигании в топках котлов элект-
ростанций около 40 тыс. м3/год отхо-
дов древесины можно обеспечить ра-
боту электростанции мощностью до
750 кВт.
Отходы древесины и других ви-
дов растительного сырья обычно со-
держат небольшие количества серы,
что при их непосредственном ис-
пользовании в качестве топлива, в
отличие от нефти и угля, гаранти-
рует весьма1 невысокую (значитель-
но ниже существующих норм) ток-
сичность образующихся отходящих
газов. Последние, однако, обычно
характеризуются высокой концент-
рацией твердых частиц, что требует
установки соответствующего обору-
дования (циклоны, электрофильт-
ры) для их улавливания.
6.7. Другие направления
использования и переработки
отходов растительного сырья
Заводскую переработку древесно-
го сырья и его отходов экономичнее
всего осуществлять в лесопромышен-
ных комплексах. Однако задача комп-
лексного использования даже такого
обычно централизованно перерабаты-
ваемого сырья, как древесина, в стра-
не пока не решена. В восьмидесятых
годах, например, в СССР в конечных
продуктах, производимых из древеси-
ны, оставалось только ее третья часть,
а 2/3 уходило в отходы. В связи с этим
необходимо отметить и другие, отлич-
ные от вышеуказанных, пути утили-
зации отходов растительного сырья.
Древесные отходы, в частности,
можно эффективно использовать для
укрепления кормовой базы в живот-
новодстве. На лесосеках России ежегод-
но образуется около 12 млн. т хвойной
лапки, а также ветви лиственных по-
род, основная масса которых сжигает-
ся. В то же время эти отходы могут слу-
жить для пополнения рациона сельс-
кохозяйственных животных каратином
и витамином В. Для этого в корм скоту
добавляют пропаренные или обрабо-
танные щелочами или кислотами ле-
сосечные отходы. В частности, пропа-
риванием при 150—190 °C древесины
тополя, клена, березы, вяза, ольхи под
давлением в течение получаса, можно
получить корм, не уступающий сену
среднего качества. Пропаривание раз-
рушает в древесине комплекс целлю-
лоза — лигнин. Сырьем в такой техно-
логии может служить и солома. Кроме
того, солому ряда однолетних культур
широко используют в качестве компо-
нента кормовых брикетов.
Из хвои деревьев получают бога-
тую протеином витаминную муку —
359
Глава 6 Утилизация отходов растительного сырья
ценную добавку к грубым кормам в
животноводстве. Технология ее полу-
чения заключается в сушке исходно-
го сырья при температуре 350 °C в те-
чение 5—12 секунд и его размоле.
Витаминная хвойная мука содержит
значительное количество каротина и
витамина Е, она хорошо хранится в
течение 2—3 месяцев.
Отдельные виды отходов расти-
тельного сырья служат хорошими ад-
сорбентами и могут использоваться
в этом качестве для решения различ-
ных задач.
Так, например, древесная пыль
(мука) используется для дезодорации
воздуха в помещении животноводчес-
ких ферм. В частности, сорбционная
способность таких отходов по H2S и
NH3 — основным компонентам дур-
нопахнущих примесей существенно
зависит от их влажности: по данным
статических измерений для газа с со-
держанием H2S 4 ppm или концентра-
цией NH3 около 90 ppm коэффициент
извлечения для H2S и NH3 высушен-
ной древесной мукой составляет со-
ответственно 42,8 и 85,9 %, тогда как
при использовании древесной муки
влажностью ~ 42 % соответствующие
величины составляют 97 и 95,4 %.
По данным динамических измерений
коэффициент извлечения для H2S со-
ставляет практически 100 % при кон-
такте указанного газа в течение 5 мин.
с древесной мукой влажностью
~ 42 %, а коэффициент извлечения для
NH3 достигает ~ 95 % при контакти-
ровании в течение ~ 3 мин. древесной
муки с влажностью ~ 21 % с газом,
содержащим 81,4—110 ppm NH3.
Перспективным материалом для
борьбы с нефтяными загрязнениями
является такой многотоннажный отход,
как древесная кора. В измельченном до
360
крупности частиц 0,2—0,5 мм виде она
может впитывать до 180% нефтепро-
дуктов и масел по отношению к соб-
ственной массе при времени контакта
с очищаемым стоком около 15 мин.
Поглотительная же способность по этим
загрязнениям сухой измельченной
коры, прошедшей предварительную
обработку специальными составами,
может быть увеличена до 200—700 %.
Решение ряда задач очистки тех-
нологических растворов, производ-
ственных сточных вод и ливневых сто-
ков промышленных предприятий от
нефтепродуктов и некоторых ионов
тяжелых металлов (Си, Fe, Сг и др.)
может быть успешно осуществлено на
основе использования такого широко
распространенного отхода, как древес-
ные опилки. Последние в таких про-
цессах играют роль адсорбента и/или,
в некоторых случаях, восстановителя.
В настоящее время установлено, что
из древесной коры можно производить
не меньше, чем из самой древесины,
полезных продуктов, таких как высо-
кокачественный кормовой белок, дре-
весный уголь, смолы для строитель-
ных и иных целей, сырье для получе-
ния биологических стимуляторов, ле-
чебных и противогрибковых препара-
тов, дубильные экстракты и ряд дру-
гих веществ. Производство отдельных
видов указанных продуктов осуществ-
ляется в промышленных масштабах.
Так, например, дубящие вещества
(танниды, таннины), широко ис-
пользуемые в кожевенной промыш-
ленности, получают путем экстрак-
ции их из древесной коры и ряда дру-
гих растительных отходов водой, ра-
створами щелочей или некоторых
солей. Органические растворители
применяют для экстрагирования из
таких отходов смол, жиров и восков.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Отдельные виды растительных от-
ходов находят применение при реше-
нии некоторых местных задач. В част-
ности, картофельную и свекольную
ботву и другие богатые клетчаткой от-
ходы растениеводства можно исполь-
зовать для укрепления дна и берегов
водоемов, откосов земляных плотин
с целью уменьшения потерь влаги пу-
тем фильтрации.
6.8. Утилизация отходов
макулатуры
6.8.1. Нормативы образования
и сбора макулатуры
Макулатура — один из наиболее
распространенных видов отходов, как
производственных, так и бытовых.
Это всевозможные виды упаковки
(бумага, картон), типографская про-
дукция (газеты, журналы, плакаты,
книги), чертежи, писчая бумага и
многое другое. Макулатура состоит
главным образом из целлюлозы, вы-
рабатываемой из древесины, и явля-
ется превосходным вторичным сырь-
ем для целлюлозно-бумажной про-
мышленности.
В табл. 6.8 поданным ВНИИР при-
ведены нормативы образования отхо-
дов при использовании и переработ-
ке бумаги и картона.
В табл. 6.9 по данным ВНИИР при-
ведены рекомендуемые нормативы
сбора макулатуры.
Таблица 6.8
Удельные показатели (нормативы) образования отходов при использовании
и переработке бумаги и картона
№ п/п Вид бумаги (картона) Вид продукции Норматив образования отходов, %
1 2 3 4
1 Газетная Газеты, выпускаемые на ротацион- ных машинах Газеты, выпускаемые на плоскопе- чатных машинах 5,0 7,0
2 Типографская Книжно-журнальная продукция 16,0
3 Офсетная Книжно-журнальная и изобрази- тельная продукция 18,0
4 Для глубокой печати Изобразительная и журнальная продукция 22,0
5 Писчая Бланки писчей бумаги стандарти- зированных форматов, тетради, листы блокнотов, записных кни- жек, дипломных папок, проспек- тов, этикетки и другие бумажно- беловые товары 10,0
6 Для множительных аппаратов Бланки для деловых (учрежденче- ских) писем, записных книжек, бухгалтерские и иные стандартизи- ровашгые документальные формы 8,0
7 Картографическая Карты, альбомы, проспекты и др. продукция картографического (то- пографического) характера 15,0
361
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
Продолжение табл. 6.8
1 2 3 4
8 Оберточная Пакеты, кульки и другие бумажно- беловые товары упаковочного ха- рактера 3,0—для предприятий легкой и пищевой про- мышленности; 8,0—для предприятий полиграфи- ческой промышленности
9 Диаграммная Диаграммная продукция 10,0
10 Этикеточная Этикетки, почтовые и иные открытки, визитки, обтяжки для коробок и т.п. 20,0
11 Обложечная Обложки для •тетрадей Обложки для книг, альбомов, атла- сов, проспектов и т.п. 10,0 13,0
12 Мешочная (типа «Крафт») Бумажные мешки 3,9
13 Рисовальная Альбомы для рисования, бумажно- беловые товары для плакатной продукции и т.п. 9,0
14 Чертежная Стандартизированные бумажно- беловые товары для чертежных работ, альбомы для черчения и т.п. 8,0
15 Перфокарточная Перфокарты 10,0
16 Мундштучная Мундштуки для папирос и сигарет 6,0
17 Для обоев Обои 14,9
18 Сигаретная или папи- росная Папиросы и сигареты 3,0
19 Пачечная и коробочная для упаковки табачной продукции Коробки, пакеты для упаковки табачной продукции 3,0—8,0
20 Шпульная Бумажные патроны для текстиль- ной промышленности 29,0
21 Мелованная (основа) Этикетки, обложки, вклейки, про- спекты, открытки, визитки и другая продукция повышенного качества 22,0
22 Форзацная Форзацы книг и брошюр 7,7
23 Промокательная Промокательная бумага 4,0
24 Шпагатная Шпагат 5,0
25 Картон коробочный Негофрированная упаковочная тара, коробки, альбомы, папки, скоросшиватели и т.п. 10,0 —для специализиро- ванных предприятий (це- хов), выпускающих бу- мажно-канцслярскую и упаковочную продукцию; 30,0—для неспециализи- ровашгых предприятий
26 Картон тарный Картонная транспортная тара 9,0
27 Картон переплетный Книжные, альбомные, блокнотные и иные переплеты, художествен- ные упаковочные коробки, игруш- ки и другие галантерейные (сер- висные) изделия, изготовленные с применением бумаги и картона 19,0
362
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 6.8
1 2 3 4
28 Картон облицовочный Сухая штукатурка, детали для об- лицовки 5,0
29 Картон чемоданный Чемоданы и хозяйственные сумки, канцелярские папкн (регистрато- ры), игрушки, каркасный материал для кожгалантерейных и других изделий по зобного типа 15,0
30 Прессшпан Переплеты 19,0
Таблица 6.9
Рекомендуемые нормативы сбора макулатуры
№ п/п Наименование вторичного сырья Наименование потребляемой продукции Нормативы сбора вто- ричного сырья (в % от объема обра- зующихся отходов)
1 Макулатура в производ- ственном потреблении Оберточная и упаковочная бумага Бумажные мешки сухие Архивная документация Коробочная тара (картонная) Картонная транспортная тара Шпули (неармированные) Гильзы, втулки 40—45 40—50 100 65 45 35 40—55
2 Макулатура от населения Газеты Журналы Книги Бумага писчая и беловые изделия Бумажная упаковка, коробочная тара 60—75 50—70 15—20 50—60 60—70
Применение макулатуры чрезвы-
чайно выгодно, так как позволяет эко-
номить значительные материальные и
энергетические ресурсы (табл. 6.10) и
утилизировать отходы производства и
потребления бумаги..
Таблица 6.10
Воздействие на окружающую среду процессов изготовления бумаги
из первичного сырья и из облагороженной макулатуры (на 1000 т)
Факторы воздействия Первичное сырье Облагороженная макулатура Сокращение, %
Расход первичного сырья, т 1100 0 100
Расход технологической волы, м3 178600 152000 15
Расход энергии. кДж 25122 9540 62
Количество веществ, загрязняющих атмосферу, т 49 20 • 59
Причина такой значительной раз-
ницы в воздействии на окружающую
среду процессов производства бума-
ги из макулатурь! и из первичного
сырья — древесины — видна из схе-
мы, приведенной на рис. 6.18, где по-
363
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
казано образование отходов на раз-
личных стадиях получения бумажной
продукции из древесины.
Потребление макулатуры в после-
дние десятилетия росло быстрыми
темпами и сегодня во многих странах
достигло своего возможного предела.
Лидером в утилизации макулатуры
является Япония, которая перераба-
тывает более 50 % образующихся бу-
мажных отходов, а использование
отдельных видов макулатуры дости-
гает теоретически возможного уров-
ня. В этой стране в 1986 г. перерабаты-
валось 92,6 % газет и 76,1 % гофри-
рованного картона.
Потери на стадии
обработки
(% от исходного
количества)
Стадии обработки
(% от балансной
древесины)
Кумулятивные
потери
(% от балансной
древесины)
Балансная древесина 100%
зо% {• — .......... *30%
Круглый лесоматериал 70%
7,1% |-----------* 35%
Кора и отесанные бревна 65%
49,2% |-------- 1 - 67%
Древесная масса 33%
е% |------- —'м%
Бумага и картон 31%
6,9%, ==^----------
Гэтовая продукция 29%
Рис. 6.18. Технологические потери при производстве бумаги и картона из древесины
Несмотря на очевидные выгоды,
использование макулатуры ограничи-
вается требованиями, предъявляемы-
ми к качеству товарной продукции.
Чем выше требования к бумаге, тем
меньшее количество макулатуры мо-
жет быть введено в состав целлюлоз-
но-бумажной массы.
Пределы использования макула-
туры при изготовлении бумаги и кар-
тона (максимальное содержание ма-
кулатуры) приведены ниже, %:
Неотбеленная крафт-бумага......10—25
Отбеленная крафт-бумага........5—15
Комбинированный картон.......90—100
Бумага:
газетная......................100
писчая высококачественная ... 10—80
упаковочная, типографская... 10—80
Это связано с ухудшением качества
выпускаемой продукции при дальней-
шем увеличении содержания в сырье
для се производства вторичных мате-
риалов, происходящем вследствие:
старения вторичных ресурсов из-
за многократной регенерации;
повышения содержания в макула-
туре веществ, которые вводят в бу-
мажную массу с целью получения
специальных сортов бумаги;
трудностей удаления новых видов
печатных красок, используемых при
современных способах печати (напри-
мер, ксерокопировании, электрогра-
фии и др.).
У нас в стране сбор и утилизация
отходов бумаги и картона также рос-
ли достаточно быстро в 70—80-х го-
364
Часть VIH. Технологические решения по утилизации твердых отходов
дах, причем темпы роста превышали
среднемировые. К концу 80-х годов
сбор макулатуры достиг более 78 %,
а возврат 30 %, в странах ЕЭС воз-
врат составлял 31 %, в США и Кана-
де 26 %. Использование макулатуры у
нас в стране и в те годы было далеко
от возможных пределов, что было
связано с экономической выгодой и
простотой использования первично-
го целлюлозного сырья.
В последние годы вследствие раз-
личных причин объемы применения
макулатуры упали. Ее заготовка и при-
менение стали нерентабельны преж-
де всего вследствие многократного
увеличения затрат, необходимых для
ее сбора и транспортировки к мес-
там переработки. Однако положение
это временное, и рано или поздно
придется вернуться к полномасштаб-
ному использованию вторичных цел-
люлозно-бумажных ресурсов.
Основными потребителями маку-
латуры являются предприятия целлю-
лозно-бумажной промышленности
(более 50 % перерабатываемой маку-
латуры), промышленности стройма-
териалов и др. Макулатура входит в
состав более 70 сортов картона и бу-
маги (многослойный, переплетный,
серый упаковочный, облицовочный,
гофрированный картоны, обои, га-
зетная, офсетная, копировальная, ту-
алетная, упаковочная и другие виды
бумаг).
Процесс переработки макулату-
ры с целью получения массы, при-
годной для выработки бумаги и кар-
тона, включает следующие опера-
ции:
дезагрегацию макулатуры на от-
дельные кусочки и пучки волокон;
очистку целлюлозно-бумажной
массы от посторонних примесей;
роспуск кусочков и пучков воло-
кон на отдельные волокна;
сортировку и сгущение массы до
необходимой концентрации;
облагораживание макулатурной
массы.
6.8.2. Дезагрегация макулатуры
Дезагрегация макулатуры произ-
водится с помощью гидроразбивате-
лей различной конструкции. На этой
стадии происходит измельчение ма-
кулатуры до состояния,-пригодного
для транспортировки бумажной мас-
сы насосами для дальнейшей обра-
ботки, а также удаление крупных
механических включений. Отечествен-
ная промышленность для роспуска
макулатуры производит вертикальные
(типа ГРВм) и горизонтальные (типа
ГРГм) гидроразбиватели; техничес-
кие характеристики некоторых из них
приведены в табл. 6.11.
Таблица 6.11
Характеристики отечественных гидроразбивателей макулатуры
Показатели ГРВм-12 ГРВм-16 ГРВм-24 ГРВм-32 ГРГм-24 ГРГм-40
11роизводительность, т/сут 60—120 45—160 75—240 120—320 80 200
Диаметр ротора, мм 850 1050 1450 1450 1450 1700
Частота вращения ротора, мин-1 395 330 225 255 235 187
Объем ванны, м3 12 16 24 32 24 40
Мощность электродвигателя, кВт 90 160 315 315 200 315
Масса, кг 13360 13130 19015 20200 20100 22000
365
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
Рис. 6.19. Гидроразбиватель вертикального типа ГРВм с жгуговытаскивателем:
1 — ванна; 2 — роторный агрегат; 3 — привод; 4 — жгутовытаскиватель; 5 — жгуторезка;
6— грязссборник
Предпочтительнее использовать
гидроразбиватели с вертикальным
расположением ротора, поскольку
они занимают меньше площади и
обеспечивают более интенсивную
обработку массы и легкую замену
ротора при ремонте.
Устройство вертикального гидро-
разбивателя показано на рис. 6.19.
Гидроразбиватель состоит из ме-
таллической ванны, верхняя часть
которой имеет цилиндрическую, а
нижняя — коническую форму. К внут-
ренней поверхности ванны приваре-
ны направляющие планки. Верхняя
часть ванны имеет конусный отража-
тель. В нижней части ванны располо-
жена перфорированная плита. В дни-
ще ванны имеются отверстия для
выхода дезагрегированной массы,
выпуска, тяжелых, крупных включе-
ний и промывки ванны.
Роторный агрегат вращается в
подшипниковых опорах. На нем име-
366
ются восемь лопастей, рабочие плос-
кости которых наклонены под углом
90 ° к перфорированной плите. Бумаж-
ная масса распускается под воздей-
ствием высокочастотных пульсирую-
щих колебаний потока, возникающих
вследствие вращения ротора. Крупные
посторонние включения (проволока,
скрепки, шпагат, полимерные мате-
риалы) удаляются из гидроразбивате-
ля с помощью жгутовытаскивателя,
представляющего собой лебедку, на
которую наматывается жгут, сплетае-
мый из этих отходов. Скорость обра-
зования жгута достигает 30 м/ч. Для
удаления тяжелых включений совре-
менные гидроразбиватели снабжают-
ся ковшовыми элеваторами.
Производительность гидроразбива-
теля зависит не только от его конст-
рукции (диаметра и формы ванны,
типа ротора, частоты его вращения,
мощности), но и от вида перерабаты-
ваемой макулатуры, продолжительно-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
сти обработки; концентрации массы
в ванне, температуры и pH среды.
Дезагрегация макулатуры произво-
дится путем разрыва связей между
волокнами в результате воздействия на
нее лопастей ротора и ударов о не-
подвижные планки на стенке ванны.
Как правило, гидроразбиватели
работают в непрерывном режиме при
концентрации массы 2,5—3,5 %; при
этом тяжелые примеси удаляются че-
рез специальную камеру, в которой
они предварительно промываются во-
дой с целью исключения потерь во-
локна. Диаметр ванны у современных
гидроразбивателей достигает 6,5 м,
диаметр ротора — 3,5 м.
При дезагрегации макулатуры, со-
держащей различные смолы, приме-
няют химические добавки и регули-
руют pH среды и температуру. При пе-
реработке макулатуры, содержащей
мочевино- или меламиноформальде-
гидные смолы, процесс ведется при
60—80 °C в кислой среде при pH 3,5—
4,5. Дезагрегацию макулатуры, содер-
жащей полиамидные смолы, прово-
дят в щелочной среде при pH 10—11
и температуре 50—60 °C.
Как кислая, так и щелочная среды
отрицательно влияют на прочность цел-
люлозного волокна. Поэтому при обра-
ботке такой макулатуры с целью сохра-
нения прочности волокон применяют
химические вещества, роторы специ-
альной конструкции и стремятся сокра-
тить продолжительность процесса. По-
вышение температуры и концентрации
массы ускоряет процесс дезагрегации.
6.8.3. Очистка макулатурной
массы
При дальнейшей обработке ма-
кулатурная масса подвергается до-
полнительной очистке от мелких тя-
желых включений. Очистка произво-
дится на очистителях циклонного
типа при высокой или низкой кон-
центрации пульпы. Очистители име-
ют тангенциальный вход массы в
верхней части и грязевые камеры в
нижней части. Работа таких очисти-
телей основана на использовании
центробежной силы, создающей за-
вихрения. Основные особенности
очистителей различной конструкции
связаны с перепадом давления на
входе и выходе массы из очистите-
ля, концентрацией макулатурной
массы в воде, формой отверстия,
через которое поступает масса, и
системой удаления твердых частиц из
грязевой камеры. На рис. 6.20 пока-
зана схема работы очистителя маку-
латурной массы.
Масса высокой концентрации
(6 %), попадающая тангенциально в
очиститель через патрубок 7, под дей-
ствием ротора 6, приводимого во вра-
щение электродвигателем 8, получа-
ет дополнительное ускорение. В ре-
зультате действия центробежных сил
частицы с большей плотностью от-
брасываются к стенкам циклона 5,
опускаются вниз в грязевую камеру 2
и затем выводятся через клапан 1.
Более легкая, очищенная масса под-
нимается вверх и по центральной тру-
бе 4 удаляется из очистителя через
выходной патрубок 9.
Очиститель снабжен смотровым
окном 3 и гидравлическим затвором
10для подачи в грязевую камеру про-
мывной воды. Такой очиститель ра-
ботает при перепаде давления 20 кПа,
имеет объем грязевой камеры 10 л,
мощность ротора 2,2 кВт.
Очиститель массы низкой концен-
трации (рис. 6.21) работает при кон-
центрации массы 3—5,5 %: Масса по-
367
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
ступает в очиститель через тангенци-
ально расположенный патрубок 10 и
под действием центробежной силы
отбрасывается к стенке, по которой
медленно оседает вниз. Тяжелые час-
тицы доходят до грязевой камеры 3,
где и осаждаются, а очищенная мас-
са, не дойдя до нижней части 7 очи-
стителя, поднимается в верхнюю
часть 8 и выводится через патрубок 9,
расположенный по центру верхней
части. Тяжелые частицы удаляются
через клапан 1. Очиститель снабжен
смотровым окном 4, задвижкой 2 гид-
равлического затвора 5 и клапаном
6 подачи воды в грязевую камеру.
Перепад давления в очистителе
составляет 100 кПа, объем грязевой
камеры 40—80 л, пропускная способ-
ность 400—1700 л/мин.
Очистители типа ОМ аналогич-
ной конструкции с диаметром 140,
215, 405 мм, выпускаемые отече-
ственной промышленностью, рабо-
тают при перепаде давления 160 кПа
и концентрации массы до 5 % и име-
ют пропускную способность 670,
1000, 1800 л/мин.
Эффективность работы очистите-
ля зависит от давления массы на вхо-
де, диаметра и формы входного от-
верстия, диаметра отверстия для вы-
хода очищенной массы, длины вих-
реобразующей части, размеров и кон-
струкции грязевой камеры.
Некоторые очистители работают
без перепада давления, вращение
массы внутри корпуса в таких очис-
тителях создается ротором, имеющим
электродвигатель.
Выход отходов
Рис. 6.20. Очиститель макулатурной мас-
сы высокой концентрации
Рис. 6.21. Очиститель макулатурной мас-
сы низкой концентрации
368
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Дезагрегацию макулатуры в очи-
стителях заканчивают на стадии, ког-
да полученную водно-целлюлозную
массу можно перекачивать на даль-
нейшую обработку насосами.
6.8.4. Роспуск агрегированных
волокон
Для роспуска целлюлозной мас-
сы на отдельные волокна без комоч-
ков и пучков волокон в современной
технологии используется специальное
оборудование — энтштиперы. Эти ус-
тановки работают по принципу ко-
нических дисковых мельниц при
большой частоте вращения ротора (до
3000 об/мин). Необходимым услови-
ем надежной работы энтштиперов
является хорошая очистка массы от
твердых включений.
Роспуск волокнистой массы в эн-
тштипере происходит при пропуска-
нии ее под давлением через отвер-
стия и каналы, образуемые размалы-
вающими элементами гарнитуры ро-
тора и статора, зазор между которы-
ми должен быть постоянным и мо-
жет устанавливаться от 0,5 до 2 мм.
Действующими силами процесса раз-
волокнения бумажной массы в энт-
штипере являются трение между ча-
стицами и деталями машины, турбу-
лентность и пульсация потока массы.
Концентрация поступающей в энт-
штипер массы составляет 3—6 %, дав-
ление 40—50 кПа. Масса, поступаю-
щая под давлением в энтштипер че-
рез центральное отверстие, увлекает-
ся роторным кольцом и со скоростью
40 м/с отбрасывается на поверхности
размалывающих элементов статора,
ударяется о следующее кольцо, име-
ющее вследствие конусности ротора
более высокую окружную скорость.
Пройдя между всеми кольцами ро-
тора и статора, масса разволокняется
до фибрилл и выходит через выходное
отверстие. В табл. 6.12 приведены харак-
теристики некоторых энтштиперов,
выпускаемых фирмой «Escher-Wiss».
Отечественная промышленность
выпускает пульсационные мельницы
для разволокнения бумажных комоч-
ков и пучков волокон (табл. 6.13), ра-
ботающие при концентрации массы
2-5 %.
Таблица 6.12
Характеристики энтштиперов фирмы «Escher-Wiss»
Тип эитштипера Максимальная производи- тельность, т/суг Установленная мощность, кВт Максимальная частота вращения ротора, об/мин
F0 20 22 3000
Е1 60 50 3000
Е2 120 132 3000
Таблица 6.13
Характеристики пульсационных мельниц для разволокнения бумажной массы
Тип мельницы Максимальная произво- дительность, т/сут Установленная мощ- ность, кВт Давление на входе, кПа
МП-00 25 22 50
МП-03 60 75 50
МП-04 170 160 50
МП-05 270 200 50
369
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
Пульсация ротора достигается
при осевом его перемещении на
25 мм с помощью специального уст-
ройства, работающего по принципу
винт-гайка. Частота пульсаций дос-
тигает 1780 с-1.
Отечественные аппараты смонти-
рованы на раме, в нижней части ко-
торой расположены грязевые камеры.
Камера снабжена задвижкой для пре-
рывания поступления массы во вре-
мя удаления отходов из нее и запор-
ным вентилем для регулирования
подачи в нее промывной воды. В со-
временных очистителях совмещены
процессы очистки и грубой сортиров-
ки волокнистой массы.
6.8.5. Сортировка волокнистой
массы
Следующей операцией при пере-
работке смешанной макулатуры яв-
ляется сортировка массы, которая
проводится в два этапа. На первом
этапе на плоских вибрационных ус-
тановках осуществляется грубая сор-
тировка: из макулатуры удаляются
тяжелые и легкие примеси. Второй
этап (тонкая сортировка) осуществ-
ляется на центробежных сортировоч-
ных машинах.
Плоские вибрационные сортиро-
вочные машины марки СВ непрерыв-
ного действия работают без статичес-
кого напора массы при концентра-
ции 1—2 %. Сито имеет отверстия,
диаметр которых 6; 8 и 10 мм. Кор-
пус вибрационного лотка, куда по-
дается масса, имеет четыре аморти-
затора. Источником вибрации лотка
с ситом является электродвигатель,
соединенный с валом лотка через
вибратор.
Частота колебаний сита равна
1450 мин-1, амплитуда 2,2 мм. Даль-
370
нейшая тонкая сортировка волокни-
стой массы производится на центро-
бежных сортировочных машинах.
Отличительной особенностью
этих машин является неподвижно
расположенное в корпусе цилиндри-
ческое сито, внутри которого враща-
ется лопастной ротор различной кон-
струкции.
Несортированная масса подается
в центральную часть машины, где
она подхватывается лопастями рото-
ра и отбрасывается на внутреннюю
поверхность сита. При этом волок-
на, находящиеся в суспензии в бес-
порядочном состоянии, равномерно
распределяются по поверхности
сита, образуя фильтрующий слой. За-
вихрения массы способствуют раз-
рушению фильтрующего слоя, а ско-
ростной напор, создаваемый лопас-
тями ротора, обеспечивает протал-
кивание кондиционного волокна че-
рез отверстия сита.
Прошедшие через сито наиболее
тонкие и эластичные волокна, раз-
бавленные водой до требуемой кон-
центрации, отводятся в бассейн. Не-
разволокненные пучки волокон вме-
сте с неволокнистыми примесями,
образующими фильтрующий слой,
под напором поступающей в сорти-
ровку массы продвигаются вперед и
после отмывки отводятся через пат-
рубок для удаления отходов.
Центробежная сортировка типа
СЦ 1,6-01 (рис. 6.22) состоит из свар-
ного корпуса 7, на торцевой крыш-
ке которого в центральной ее части
расположен изогнутый патрубок 3
для ввода массы в сортировку. На
противоположной торцевой крышке
имеется патрубок 7 для удаления от-
ходов. В корпусе расположено цилин-
дрическое сито 2, состоящее из трех
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
секций. Внутри сита вращается ро-
тор 5 с радиально установленными
лопастями и двумя поперечными пе-
регородками, разделяющими подли-
не все сортирующее пространство на
три зоны.
Через распределительную камеру
с отверстиями, вращающуюся вместе
с ротором, масса поступает в зону I
сортировки, которая ограничена дис-
ковой перегородкой, насаженной на
вал ротора. Эта зона занимает около
40 % всего пространства камеры. Ло-
пастями ротора масса отбрасывается
на внутреннюю поверхность сита,
поступает в кольцевую камеру 4 и за-
тем отводится через патрубок в бас-
сейн.
Масса, не прошедшая через от-
верстия сита, перемещается по спи-
рали в зону II. Здесь она разбавляется
массой, которая прошла через зазор
между валом ротора и внутренней
поверхностью первой перегородки, и
оборотной водой, поступающей че-
рез полый вал 6 ротора.
Оставшаяся масса пониженной
концентрации перемещается в зону
III, где сортировка продолжается. Не
прошедшая через ///зону масса вы-
водится на вторую ступень сорти-
ровки.
=qw
Вода на разбавление
Рис. 6.22. Устройство центробежной сортировочной машины типа СЦ1,6-01
Сортировочная машина типа
СЦ 1,6-01 работает при концентра-
ции массы до 2,5 %, имеет цилинд-
рическое сито площадью 1,6 м2. Ро-
тор с восемью лопастями вращает-
ся со скоростью 690 мин-1. На про-
изводительность машины влияет
степень загрязнения макулатурной
массы.
Существуют сортировочные ма-
шины и другой конструкции. Произ-
водятся, например, вихревые кони-
ческие установки типа УВК, работа-
ющие по принципу гидроциклонов,
в которые сортируемая масса танген-
циально подается с большой скорос-
тью. Вихревые конические установки
устанавливаются, как правило, в не-
сколько ступеней.
Тяжелые крупные частицы маку-
латурной массы, попадая в установ-
ку типа УВК, отбрасываются к стен-
ке, по которой опускаются вниз, а
более легкое волокно, поднимаясь
вверх, выносится через выпускной
патрубок, расположенный в верхней
части установки. Концентрация мас-
сы, подаваемой в установку типа
УВК, составляет 0,1 —1,0%. Ниже
приведены характеристики коничес-
ких вихревых установок для сортиров-
ки волокнистой массы:
371
Глава 6. Утилизация отходов растительного сырья
УВК-120-02 УВК-180-02
Производительность (воздушно-сухая масса), т/сут 120 180
Концентрация массы (оптимальная), % 0,5 0,5
Количество очистителей в установке, шт.:
I ступени 46 76
II ступени 12 18
III ступени 4 6
Диаметр очистителя, мм 160 160
Сечение входного отверстия, мм 44x20 44x20
Диаметр отверстия для выхода очищенной массы, мм 38 38
Диаметр выходного отверстия насадки для удаления отходов, мм 28 28
Давление массы на входе в очиститель, МПа 0,28 0,23—0,28
Давление на выходе очищенной массы, МПа 0,02—0,05 0,02—0,03
Давление на выходе отходов, МПа 0,04—0 06 0,04—0,06
Установленная мощность всех электродвигателей, кВт 325 475
Многие виды современной маку-
латуры имеют сложный химический
состав: помимо целлюлозных волокон
они содержат битум, воск, парафин,
водонерастворимые клеи и другие
вещества. Все это значительно услож-
няет традиционную технологию пе-
реработки макулатуры, так как эти
добавки загрязняют очистное обору-
дование и вызывают появление на
бумажном полотне, получаемом из
макулатуры, пятен, отверстий и дру-
гих дефектов.
Такая макулатура подвергается
термомеханической обработке, осу-
ществляемой в диспергаторах различ-
ной конструкции при высокой кон-
центрации массы. Термомеханическая
обработка массы производится пос-
ле дезагрегирования макулатуры,
очистки ее от включений и сгущения
до концентрации 25—35 %. Существу-
ют два способа термомеханической
обработки: холодный и горячий.
При холодном способе дисперги-
рование проводится при атмосферном
давлении и температуре до 95 °C. При
горячем способе процесс осуществля-
ется при повышенном до 0,3—0,5 МПа
давлении и температуре 130—150 °C. В
первом случае частицы битума, пара-
фина и других веществ измельчаются
372
до размеров, при которых они не вли-
яют на качество бумажной продукции,
во втором — расплавляются и удаля-
ются. Однако при горячем дисперги-
ровании происходит снижение меха-
нической прочности волокон вслед-
ствие воздействия высоких температур.
На процесс диспергирования и
получения качественной целлюлозно-
бумажной массы при термомеханичес-
кой обработке влияют: температура,
давление, состав макулатуры, концен-
трация массы, содержание добавок и
другие факторы.
Термомеханическая обработка
макулатурной массы проводится при
режимах, указанных в табл. 6.14.
Как видно из данных табл. 6.14,
потребляемая мощность и расход пара
зависят от состава макулатуры и на-
значения вторичных волокон, т.е. от
требований к очищенной волокнис-
той массе.
6.8.6. Облагораживание
целлюлозной массы
При переработке газетной, книж-
ной, журнальной и другой типограф-
ской макулатуры с целью удаления
из нее печатных красок и повыше-
ния белизны массу после дисперги-
рования облагораживают.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Таблица 6.14
Режимы термомеханической обработки макулатурной массы
Вид макулатуры Расход пара, т/т Темпера- тура, °C Концентрация массы, % Расход электро- энергии, кВт-ч/т Назначение вто- ричных волокон
Картон, газеты, типо- графские отходы 0,45 127 30 0,42 Картон
Газеты, типографские отходы, перфокарто i 0,45 125 32 0,40 Туалетная бумага
Влагонрочныс битумизи- рованные мешки 0,50 145 5 0,60 Краф-мсшки
Содержание краски в макулатуре
составляет в различных ее видах от 0,5
до 7 %. Краска содержит 15—30 % сажи
(углерода) и 70—85 % масел и смол.
Облагораживание является важ-
нейшей стадией переработки макула-
туры, от которой зависит качество
целлюлозно-бумажных волокон и
возможность их использования в со-
ставе высококачественной бумажной
продукции. В настоящее время в Рос-
сии облагораживанию подвергаются
до 65 % используемой газетно-жур-
нальной макулатуры (в мировой прак-
тике объем облагороженной макула-
туры достигает 70 %).
Существуют два способа проведе-
ния этой операции: промывка и фло-
тация. Наибольшее распространение
имеет последний с использованием
поверхностно-активных веществ, что
объясняется меньшими затратами на
его проведение.
Затраты при различных способах
облагораживания макулатурной мас-
сы приведены ниже:
Флотация Промывка
Удельный расход электро-
энергии, кВт-ч/т..376 488
Расход пара при
р = 0,95 МПа, т/т.0,8 1,55
Расход воды, м3/т.4,8 90,0
Процесс облагораживания состо-
ит из следующих фаз: подготовки во-
локнистой суспензии с отделением
частиц краски от волокна и получе-
ния чистого волокна путем удаления
частиц краски из суспензии.
Отделение краски происходит в
результате дезагрегирования и дис-
пергирования массы и воздействия на
нее химических веществ. Под влия-
нием щелочных химикатов, тепла и
механического воздействия связую-
щие вещества, содержащиеся в крас-
ке, омыляются, и создаются предпо-
сылки ее отделения от волокон. Для
этого применяют соду и пероксиды
натрия или водорода. В качестве отбе-
ливающих химикатов применяют ги-
похлорит натрия NaClO и гидросуль-
фит натрия NaHSOj. Разрушение свя-
зи между краской и волокном уско-
ряется при повышении температуры
во время роспуска макулатуры в гид-
роразбивателе.
Удаление отделившейся от волокон
краски производится методом флота-
ции, который основан на увлечении
частиц краски пузырьками воздуха
вследствие различной смачиваемости
частиц краски и волокна. Пузырьки воз-
духа, поднимаясь, увлекают за собой
краску и выносят ее на поверхность сус-
пензии, где она вместе с образующейся
пеной перетекает в приемную камеру.
Для более полного отделения крас-
ки используют предварительную вы-
373
Глава 6 Утилизация отходов растительного сырья
держку пульпы в башенном коллек-
торе перед флотацией, что особенно
эффективно для отделения трудноуда-
ляемой краски при переработке вы-
сокосортной макулатуры.
С целью создания условий для се-
лективной флотации применяют фло-
тоагенты, которые добавляют в сус-
пензию волокна перед флотационной
установкой. Роль флотоагентов заклю-
чается в улучшении пенообразования
при флотации. Для этого применяют
неионогенные алкилфенольные по-
верхностно-активные вещества (ПАВ)
в сочетании с жирными кислотами
(например, олеиновой). Наиболее це-
лесообразно на стадии предваритель-
ного диспергирования и выдержки в
башенном коллекторе использовать
ПАВ, а затем во время флотации при-
менять жирные кислоты, имеющие
длинную молекулярную цепочку с во-
довоспринимающим (гидрофильным)
и водоотталкивающим (гидрофоб-
ным) концами.
Гидрофильные группы собирают
частицы краски и, поднимаясь вверх с
пузырьками воздуха, создают на по-
верхности суспензии устойчивую пену,
которая удаляется из камеры с помо-
щью специальных приспособлений.
На полноту и скорость удаления
частиц краски влияют такие характе-
ристики процесса флотации, как рас-
ход воздуха, диаметр пузырьков, ско-
рость их всплытия и т.д. Концентра-
ция волокнистой массы во флотато-
ре не должна превышать 1,2%, так
как при более высоком ее значении
возрастает вязкость суспензии, что
затрудняет всплытие пузырьков воз-
духа с осевшей на них краской.
Обычно устанавливают последова-
тельно две флотационные установки.
При малом размере помещения уста-
новки можно располагать одну над дру-
гой в двух уровнях; их общая высота
не превысит 4 м. Далее пена подается в
центрифугу, где сгущается до концен-
трации 30—35 %, после чего образо-
вавшийся шлам удаляется в шламо-
сборник, а облагороженная масса так-
же сгущается и поступает в бассейн.
Степень белизны облагороженной
массы зависит от качества макулату-
ры, способа нанесения печати, соста-
ва красителей и связующих и от тех-
нологии отделения краски от волокон.
Распущенная, очищенная и отбе-
ленная волокнистая масса является
прекрасным сырьем для производства
различной бумажной продукции и
картона. Ее использование осуществ-
ляется по технологии, принятой в
целлюлозно-бумажной промышлен-
ности наряду с первичным сырьем,
полученным из древесины и другого
природного целлюлозного сырья.
В последние годы разработаны но-
вые способы облагораживания маку-
латуры. Интересен следующий способ
удаления клеящих веществ, которыми
пропитаны некоторые виды бумажной
продукции. Процесс осуществляется в
смесителе, где подогретая дезагреги-
рованная макулатурная масса переме-
шивается с перлитовым песком. При
этом песок адсорбируется расплавлен-
ным клеем и при последующей фло-
тации вместе с ним удаляется.
Представляет интерес способ
обеззараживания макулатурной мас-
сы с помощью ионизирующего из-
лучения [доза 10—30 кДж/кг (1 —
3 Мрад)[, что позволяет использовать
такую макулатуру в производстве бу-
маги для упаковки пищевых продук-
тов. Облучение макулатуры произво-
дится в кипах при концентрации аб-
солютно сухого волокна 88 %.
374
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ГЛАВА 7
УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ ЛЕГКОЙ
И ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Основными отходами легкой про-
мышленности являются обрезки и ос-
татки тканей, трикотажа, ковров,
нитей, нетканых полотен, натураль-
ной и искусственной кож, резины,
полимеров и т.д. В табл. 7.1 по данным
ВНИИР приведены значения удель-
ных показателей образования отходов
в различных производствах легкой
промышленности.
Таблица 7.1
Значения удельных показателей образования отходов
в легкой промышленности
№ п/п Технологический процесс или вид производства Наименование образующих- ся отходов и попутных продуктов Значения удельных показателей
1 2 3 4
Хлопчатобумажное производство
1 Первичная переработка хлопка-сырца » Улюк волокнистый от хлоп- ка-сырца 1-го сорта Улюк волокнистый от хлоп- ка-сырца 2-го сорта У люк волокнистый от хлоп- ка-сырца 3-го сорта Улюк волокнистый от хлоп- ка-сырца 4-го сорта Пух хлопковый при одно- кратном линтсровании Пух хлопковый при двух- кратном линтсровании Пух хлопковый при трех- кратном линтсровании 0,7 % от массы сырца 1,0 % от массы сырца 1,4 % от массы сырца 2,1 % от массы сырца 0,172 % от массы сырца 0,4 % от массы сырца 0,7 % от массы сырца
2 Изготовление хлопчатобумажной пряжи (прядильное производство гребенной и кардной системы соот- ветственно) Пух подвальный (циклон- ный), с фильтров(№ 1) Орешек и пух трепальный (№ 2—За) Орешек и пух трепальный (№ 4—4а) Орешек и пух трепальный 2-го пропуска (№ 5) 6,46 кг/т; 5,36 кг/т пряжи 30,14 кг/т; 28,02 кг/т пряжи —; 5,96 кг/т пряжи 5,03 кг/т; 4,77 кг/т пряжи
375
Глава 7. Утилизация отходов легкой и пищевой промышленности
Продолжение табл. 7.1
1 2 3 4
Подбор крашенного волокна (№6) Орешек и пух чесальный (№ 7, 8а) Очес кардный (№ 10—13а) Очес гребенной (№ 14—16а) Пух с палок и с чистителей (№ 17) Рвань ровницы линейной плотности 333,3 текс и ме- нее (№ 18—21а) Колечки и мычка (№ 22—32а) Подметь чистая (№ 33,33а) Подметь загрязненная (№34,43а) Подметь грязная (№35,35а) 0,86 кг/т; 9,72 кг/т пряжи 12,92 кг/т; 20,50 кг/т пряжи 32,30 кг/т; 27,00 кг/т пряжи 244,04 кг/т; — пряжи 2,58 кг/т; 2,38 кг/т пряжи 3,50 кг/т; — пряжи 21,53 кг/т; 19,67 кг/т пряжи 1,44 кг/т; 1,19 кг/т пряжи 4,31 кг/т; 3,58 кг/т пряжи 2,16 кг/т; 1,79 кг/т пряжи
3 Изготовление хлопчатобумажных тканей (хлопчатобумажное произ- водство) Путанка (№ м-36-38) Концы пряжи (№ м-39-50) Подметь ткацкая (№ м-52) 16,61 кг/т готовой ткани 6,96 кг/т готовой ткани 7,58 кг/т готовой ткани
4 Отделка готовой хлопчатобумажной ткани Весовой лоскут Обрезка (лоскут-«лапша») 776,0 кг/т млн. кв. м ткани 345,0 кг/т млн. кв. м ткани
Льняное производство
1 Первичная обработка льна и прочих лубяных волокон Костра льняная (от тресты) Костра конопляная (от тресты) Костра кенафная (от луба) Костра кенафная (от семянной тресты) 60—65 % от массы сырья 65—70 % от массы сырья 20—25 % от массы сырья 70—75 % от массы сырья
2 Очес льна (льночесальное производ- ство) Концы веревок и крутим Вытряска 0,4 % от массы сырья 2,0 % от массы сырья
3 Изготовление льняной пряжи (очес- ковое мокрое короткое прядильное производство) Концы веревок и кругцы Вытряска Рвань мокропрядильная («жвака») 0,4 % от массы сырья 6,0 % от массы сырья 2,5 % от массы сырья
4 Изготовление льняной пряжи (очес- ковое сухое короткое прядильное производство) Концы веревок и кругцы Вытряска Рвань сухопрядильная 0,4 % от массы сырья 10,0 % от массы сырья 1,0 % от массы сырья
5 Изготовление льняной пряжи (льня- ное мокрое длинное прядильное про- изводство) Концы веревок и кругцы Рвань мокропрядильная («жвака») 0,4 % от массы сырья 1,8 % от массы сырья
376
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 7.1
1 2 3 4
6 Изготовление льняной пряжи (льня- ное сухое длинное прядильное про- изводство) Концы веревок и крутцы Рвань сухопрядильная 0,4 % от массы сырья 0,5 % от массы сырья
7 Изготовление льняной ткани (ткац- кое производство) Рвань пряжи Подметь 0,8—1,6 % от массы пряжи 0,1 % от массы пряжи
8 Отделка готовой льняной ткани Весовой лоскут и лоскут «лапта» 0,1 % от массы ткани
Пенъко-джутовое производство
1 Изготовление пеньковых канатов Концы веревок и кругцы Вытряска Рвань пряжи Концы каната 0,4 % от массы сырья 0,5 % от массы сырья 0,6 % от массы сырья 0,015 % от массы сырья
2 Изготовление шпагата Концы веревки и крутцы Вытряска Рвань пряжи Концы шпагата 0,4 % от массы сырья 7,5—12,3 % от массы сырья 0,7 % от массы пряжи 0,01 % от массы готовой продукции
3 Изготовление веревок • Концы веревок и крутцы Вытряска Рвань пряжи Концы веревки и прядей 0,4 % от массы сырья 5,3—14,3 % от массы сырья 0,7 % от массы пряжи 0,01 % от массы готовой продукции
4 Изготовление мешков Вытряска и другие отходы подготовки сырья Рвань пряжи (от прядения) Рвань пряжи (от ткачества) 3,2—12 % от массы сырья 0,025—0,7 % от массы сырья 1,6 % от массы готовой продукции
Шерстяное производство
1 Первичная обработка шерсти Прядомые отходы Непрядомыс отходы Шерстяной жир 0,1 % от массы сырья 1,3 % от массы сырья 1,85 % от массы сырья
2 Изготовление шерстяной пряжи (гре- бенное прядение) Прядомые отходы (сдир, очес, концы пряжи и т.п ) Непрядомые отходы (выпады, обор, очес, подметь и т.п ) 10,7 % от массы сырья 3,3 % от массы сырья
3 Изготовление шерстяной пряжи (ап- паратное прядение) Прядомые отходы (сдир, очес, концы пряжи и т.п.) Непрядомые отходы (выпа- ды, обор, очес, подметь и т.п ) 4,5 % от массы сырья 0,5 % от массы сырья
4 Изготовление шерстяной ткани (кам- вольное ткацкое производство) Концы пряжи Подметь 1,0 % от массы пряжи 0,3 % от массы пряжи
5 Изготовление шерстяной ткани (су- конное ткацкое производство) Концы пряжи Подметь 1,8 % от массы пряжи 0,8 % от массы пряжи
6 Отделка готовых шерстяных кам- вольных тканей Лоскут весовой Бореальный сбой, стригаль- ный кноп 0,3 % от массы готовой ткани 0,1 % от массы готовой ткани
377
Глава 7. Утилизация отходов легкой и пищевой промышленности
Продолжение табл. 7.1
1 2 3 4
7 Отделка готовых суконных тканей Лоскут весовой Бореальный сбой, стригаль- ный кноп 0,6 % от массы сукна 3,7 % от массы сукна
Шелковое производство
1 Изготовление пряжи, шелковых на- туральных, искусственных и синте- тических нитей (крутильное произ- водство) Отходы шелка-сырца Отходы искусственных ни- тей Отходы синтетических ни- тей Отходы крученых изделий (нитей) из сочетания искус- ственных и синтетических нитей 1,05 % от массы сырья 1,43 % от массы сырья 2,19 % от массы сырья 2,22 % от массы сырья
2 Изготовление шелковых натураль- ных, искусственных и синтетических тканей (ткацкое производство) Отходы искусственных ни- тей и волокон Отходы синтетических ни- тей и волокон Отходы шелка-сырца и пряжи Отходы сочетаемых круче- ных изделий (нитей и воло- кон) Отходы применяемой хлоп- чатобумажной пряжи 0,5 % (основа), 0,8 % (уток) от массы нитей (сырья) 0,5 % (основа), 0,8 % (уток) от массы нитей (сырья) 0,4 % (основа), 0,5 % (уток) от массы нитей (сырья) 0,58 % (основа), 0,8 % (уток) от массы нитей (сырья) 0,7 % (основа), 1,1 % (уток) от массы нитей (сырья)
3 Отделка готовых шелковых нату- ральных, искусственных и синтети- ческих тканей Весовой лоскут шелковых тканей Весовой лоскут шелковых тканей в сочетании с други- ми волокнами Весовой лоскут искусствен- ных тканей Весовой лоскут искусствен- ных тканей в сочетании с другими волокнами Весовой лоскут синтетиче- ских тканей Весовой лоскут синтетиче- ских тканей в сочетании с другими волокнами 0,58 % от массы гото- вых тканей 0,7 % от массы готовых тканей 0,88 % от массы гото- вых тканей 0,71 % от массы гото- вых тканей 1,23 % от массы гото- вых тканей 0,88 % от массы гото- вых тканей
Изготовление других видов тканей, в том числе из химических волокон
1 Отделка пестротканых тканей, изго- товленных на жаккардовых станках Весовой лоскут 0,61 % от массы гото- вых тканей
2 Отделка прочих пестротканых тканей Весовой лоскут 0,5 % от массы готовых тканей
378
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 7.1
1 2 3 4
3 Отделка гладкокрашеных тканей Весовой лоскут 1,0 % ог массы готовых тканей
4 Отделка набивныхтканей Весовой лоскут 1,3 % от массы готовых тканей
Трикотажное производство (псрсма- тыванис или снование, вязание изде- лий, проведение швсйно-раскройно- кетгельных операций) Суммарные отходы исполь- зования шерстяной пряжи Суммарные отходы исполь- зования полушерстяной пряжи Суммарные отходы исполь- зования хлопчатобумажной пряжи Суммарные отходы исполь- зования искусственной пря- жи и нитей Суммарные отходы исполь- зования синтетической пря- жи и нитей Суммарные отходы исполь- зования нитей (пряжи) — смеси натуральных с хими- ческими в различном про- центном соотношении 16,2 % от массы про- дукции 18,4 % от массы про- дукции 14,2 %от массы продук- ции 21,4 % от массы про- дукции 19,7 % от массы про- дукции 18,6 % от массы про- дукции
Швейное производство (раскрой тканей, подготовка отде- лочных материалов, пошив одежды) Отходы (обрезки) шерстяных и полушерстяных тканей Отходы (обрезки) хлопчато- бумажных тканей Отходы (обрезки) льняных тканей Отходы (обрезки) шелковых тканей Отходы используемых пснь- коджутовых материалов Отходы используемых не- тканых материалов 16,5 % от массы про- дукции 16,0 % от массы про- дукции 10,5 % от массы про- дукции 17,5 % от массы про- дукции 9,0 % от массы продук- ции 12,5 % от массы про- дукции
Кожевенное производство
1 Изготовление натуральных кож Мездра Обрсзь гольевая спилковая и кантовочная Стружка кожевенная Обрезь от хромовых кож Обрезь от юфтевых кож 150 кг/т сырья (шкуры) 154,2 кг/т сырья (шкуры) 81,8 кг/т сырья (шкуры) 4,0 кг/100 кв. м продук- ции (кожи) 4,0 кг/ 100 кв. м продук- ции (кожи)
2 Изготовление искусственных мягких кож Отходы искусственной ко- жи 3,0% от массы продук- ции
3 Производство изделий из искусст- венных кож с использованием вто- ричных кожевенных материалов Отходы производства 2,5 % от массы продук- ции 1
379
Глава 7. Утилизация отходов легкой и пищевой промышленности
Продолжение табл. 7.1
1 2 1 3 1 4
Меховое производство
1 Выделка и окраска сырья (сырейно- красильное производство) Шерсть от овчин (меховых, шубных) Складская обрядка овчин (меховых, шубных) Головки от шкурок кролика Пленка от стрижки шкурок кролика Шерсть от шкурок кролика (стриженых, нестриженых) Мездра от овчин (меховых, шубных) Лоскут от шкурок кролика (скорняжный, подножный) Лоскут от шкурок каракуля (подножный) Мездра различных шкурок 9,0; 7,0 кг/1000 кв. дм соответственно 48,7; 55,7 кг/1000 кв. дм соответственно 13,3 кг/1000 шт. 14,9 кг/1000 шт. 6,0; 2,0 кг/1000 шт. со- ответственно 300; 271 кг/1000 шт. соответственно 1,2; 3,8 кг/1000 шт. со- ответственно 6,0 кг/1000 шт. 2,0—60,0 кг/ 1000 шт.
2 Подготовка, выкройка шкур или шкурок, пошив изделий (скорняжно- пошивочное производство) Подножный лоскут от мехо- вых овчин Скорняжный лоскут от ме- ховых овчин Подножный лоскут от шуб- ных овчин Скорняжный лоскут от шубных овчин Подножный лоскут от шку- рок каракуля Подножный лоскут от шку- рок кролика Скорняжный лоскут от шкурок каракуля и кролика 2,1 кг/1000 дм мех. по- луфабриката 1,0 кг/1000 кв. дм мех. полуфабриката 2,9 кг/1000 кв. дм мех. полуфабриката 0,9 кг/1000 кв. дм мех. полуфабриката 2,4 кг/1000 кв. дм мех. полуфабриката 2,0 кг/1000 кв. дм мех. полуфабриката 1,6 кг/1000 кв. дм мех. полуфабриката
Обувная промышленность
1 Производство обувного картона Отходы картона 13,0 % от массы про- дукции (удельный пока- затель сбора отходов)
2 Производство подошвенной резины Отходы резины 10,0 % от массы про- дукции (удельный пока- затель сбора отходов)
3 Производство материала для низа обуви на основе полиэфироуретанов и других полимеров Отходы полимеров 6,0 % от массы продук- ции (удельный показа- тель сбора отходов)
4 Производство материалов для низа обуви на основе натуральной кожи Обрезь от кож для низа обу- ви 4,1 кг/100 кв. м продук- ции (кожи)
5 Пошив (производство) обуви Обрезь хромовая Вырубка от юфтевых кож Вырубка кожевенная (жест- ких кож) 21,7 кг/100 кв. м сырья (кожи) 40,8 кг/100 кв. м сырья (кожи) 94,5 кг/100 кв. м сырья (кожи)
380
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 7.1
1 2 3 4
Групповые отраслевые / материальных ресу юрмативы образования вторичных зсов в легкой промышленности
1 Хлопчатобумажное производство Отходы 1 группы прядомые Отходы 2 группы прядомые Отходы 3 группы ватные Отходы 4 группы низко- сортные Отходы 5 группы обтирочные Отходы 6 группы кустарные 19,4 % от сырья 4,52 % от сырья 3,18 % от сырья 3,34 % от сырья 0,18 % от сырья 0,71% от сырья
2 Швейное производство Отходы закройного швейно- го производства 2,85—6,1 % от продукции
3 Шелковое производство Коконы прядомые и двой- ные Отходы производства пряжи из химических волокон 130 кг/т массы заготов- ки 5,59 % от сырья
4 Кожевенное производство Отходы кожи 2,5 % от продукции
В табл. 7.2 по данным ВНИИР при- лей отходов в различных производ-
ведены значения удельных показате- ствах пищевой промышленности.
Таблица 7.2
Удельные значения показателей отходов в пищевой промышленности
№ п/п Технологический процесс или вид производства Наименование образующихся от- ходов и попутных продуктов Значения удельных показателей
1 2 3 4
Производство сахара Свежий жом (наличие сухих ве- ществ — 6,5 %) Отжатый жом (сухих веществ — 10—12%) Прессованный жом (сухих веществ — 12 %) Меласса (кормовая патока) Дефекат (фильтрационный осадок), влажность 20 % Рафинадная патока Свекловичный «бой» и хвостики свеклы 83 % от массы перера- ботанной свеклы 41—51,9 % от массы переработанной свеклы 16,5—37,4 % от массы переработанной свеклы 3,5—5 % от массы свек- лы 5—9,2 % от массы свек- лы 1,5—2 % от массы саха- розы 3,0 % от массы свеклы
Масложировое производство Подсолнечная лузга Жмых подсолнечный Шрот подсолнечный 11,9—42 %-от объема семян 34,3 % от объема семян 38,5 % от объема семян
381
Глава 7. Утилизация отходов легкой и пищевой промышленности
Продолжение табл. 7.2
1 2 3 4
Горчичный жмых Фосфатидные концентраты Соапсточные жиры Шрот и жмых льняной Отработанный фильтрующий по- рошок, кизельгур перлит Отработанный катализатор «ни- кель на кизельгуре» Отработанный катализатор «ни- кель-медный» Глицерин сырой Гудрон жирных кислот 55,3—58 % от объема семян 0,8—1,44 % от объема масла 5,46 % от объема про- дукции 57,88 % от объема сы- рья 1,4 кг/т масла 0,5 кг/т масла 0,5 кг/т саломассы (гид- рированных жиров) 0,4 кг/т саломассы 10 % от массы расщеп- ляемых жиров 3,5—9,5 % от массы сырых жирных кислот
Производство спиртов и ли- керо-водочной продукции Зернокартофельная барда Двуокись углерода брожения Дрожжи-сахаро-мицеты Послеспиртовая барда Последрожжевая барда 13,8—13,5 дал/дал спир- та (содержание спирта в бражке 8—8,2%) 3,5 кг/дал спирта 1,8 кг/дал спирта 11,7 дал/дал этилового спирта 14 дал/дал этилового спирта
Винодельческое производство Гребни Выжимки сладкие при использовании пресса непрерыв- ного действия Выжимки сладкие при использова- нии гидравлического, пневматиче- ского или винтового пресса Жидкие дрожжевые осадки Отжатые дрожжевые осадки 1,8—8,5 кг/100 кг вино- града 7—12 кг/100 кг вино- града 12—17 кг/100 кг вино- града 2—7 кг/100 кг винограда 0,5—2,5 кг/100 кг вино- града
Производство пива и безалко- гольных напитков Зерновые отходы Сплав ячменя Солодовые ростки Солодовая дробина Дрожжи пивные жидкие Хмелевая дробина Белковый отстой (прессованный) 19 кг/т ячменя 10 кг/т ячменя (1 %) 3,5—6 % от массы гото- вого солода 2,5 т/1000 дал пива (влажность 86 %) 1,0 % от массы пива 60 % от задаваемого хмеля 35 кг/100 дал пива
382
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 7.2
1 2 3 4
Переработка плодов фрукто- вых культур Яблочные, айвовые выжимки Отходы от плодов косточковых культур 28—36 % от массы пе- рерабатываемого сырья 4,1—10,1 % от массы перерабатываемого сы- рья
Переработка томатов (про- изводство томатных соков и пасты) Томатные выжимки и семена тома- тов (неиспользуемые) 11—32 % от массы пе- рерабатываемого сырья
Переработка картофеля
1 Производство сушеного кар- тофеля Отходы при переработке 1,96—2,74 кг/кг готовой продукции
2 Производство картофельных хлопьев Отходы при переработке 3,08 кг/кг готовой про- дукции
3 Производство картофельной крупки Отходы при переработке 3,14—4,13 кг/кг готовой продукции
Переработка кукурузы Стержни початков кукурузы 20—22 % от массы пе- рерабатываемого сырья
Переработка зерновых куль- тур (пшеницы, ржи, ячменя, риса) в крупы (муку) Лузга (пшеничная, ржаная, ячмен- ная, рисовая) до 26 % от массы пере- рабатываемого сырья
Крахмально-паточное производство
1 Производство крахмала Картофельная мезга Отцеженная мезга (центробежно- лопастными ситами) Отпрессованная мезга мезгопрес- сом ZPE) Картофельный сок (а, с, в) Экстракт кукурузный (а, с, в) Кукурузный зародыш Мезга кукурузная (а, в, с) Глютен (а, с, в) 3,85 % к массе исполь- зуемого картофеля 45 % к массе используе- мого картофеля % (сод. сухих веществ — 10 %) 1,25 % к массе исполь- зуемого картофеля (со- держание сухих веществ — 25%) 4,5 % к массе исполь- зуемого картофеля 6,0 % к массе исполь- зуемой кукурузы 6,0 % к массе исполь- зуемой кукурузы 10,0 % к массе исполь- зуемой кукурузы 10,0 % к массе исполь- зуемой кукурузы
2 Производство патоки Диатомитовый фильтрационный осадок Угольный фильтрованный осадок Мальтозный жмых 0,096 т/т тов. патоки 0,037 т/т тов. патоки 1,14 т/т тов. патоки
Переработка винограда Виноградные выжимки Семена 10—12 % от массы пе- рерабатываемого вино- града 18—22 % от массы ви- ноградных выжимок
383
Глава 7. Утилизация отходов легкой и пищевой промышленности
Продолжение табл. 7.2
1 2 3 4
Производство глюкозы и про- дуктов на ее основе Диатомитовый фильтрационный осадок Угольный фильтрационный осадок Г идрол 0,155 т/т глюкозы 0,138 т/т глюкозы 0 555 т/т товарной пато- ки
Производство концентратов Отходы при производстве концен- тратов первых и вторых блюд 1,5% от общего кол-ва используемого сырья или 15 кг/т готовой про- дукции
Производство полуфабрика- тов Отходы при производстве полу- фабрикатов мучных изделий и сладких блюд Отходы при производстве сухих полуфабрикатов 1 % от общего кол-ва используемого сырья 189 кг/т готовой про- дукции
Переработка мяса (разделка мясных туш крупного скота, овец, коз и свиней) Кость 15—17 % от перераба- тываемой массы туш
Гидролизное производство (на предприятиях пищевой про- мышленности), в том числе производство спирта, кормо- вых дрожжей, фурфурола и т п. Лиги ИЗ! от переработки сельскохо- зяйственного растительного сырья 35—38 % от перераба- тываемой растительной массы
Производство лимонной кислоты
1 Поверхностный способ произ- водства Г ипсовый шлам Фильтрат цитрата кальция с со- держанием сухих веществ Мицелий 1,3 i/т кристал. кислоты 7 куб. м/кристал. кисло- ты 160 кг/т кристал. кисло- ты
2 Глубинный способ производ- ства Гипсовый шлам Фильтрат цитрата кальция с со- держанием сухих веществ Мицелий 1,3 т/т кристал. кислоты 15 куб. м/кристал. ки- слоты 230 кг/т кристал. кисло- ты
Производство молочной ки- слоты Известковый осадок 60—90 кг/т 100 % мо- лочной кислоты
Производство растворимых кофе и кофейных напитков Шлам кофейный 60—65 % от исходного сырья или 1,5—2 т/т продукции
Выпуск чайной продукции Чайная пыль, черешки, сметки, волоски, замасленный и загрязнен- ный чай чайных фабрик первичной обработки Чайная пыль, замасленный и за- грязненный чай чаеразвесочных и чаепрсссовочных фабрик Чайная пыль, замасленный и за- грязненный чай чаеразвесочных фабрик зеленого кирпичного чая 80 кг/т сырья 2,0 кг/т продукции 9,0 кг/т продукции
384
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 7.2
1 2 3 4
Производство табачно-махо- рочных изделий Некондиционная арматура (отхо- ды при ферментации табака) Срезы черешков и средних жилок табачных листьев 0,5 % от сырья 9,0 % от сырья
Использование тары в пищевой промышленности
1 Затаривание пищевой продук- ции в стеклянные банки Бой стекла: от пустых банок от заполненных банок 1,5—5,5 % от прим, тары 0,8—1,85 % от прим, тары
2 Затаривание пищевой продук- ции в бутылки: вин шампанского коньяка пива безалкогольных напитков минеральной воды ликеро-водочных изделий молочных продуктов растительного масла соков, сиропов уксуса Бой стекла 3 % от прим, тары 4 % от прим, тары 3 % от прим, тары 3,5 % от прим, тары 3,5 % от прим тары 5 % от прим, тары 2,95 % от прим, тары 2,1 % от прим, тары 3 % от прим, тары 5 % от прим, тары 3 % от прим, тары
7.1. Образование и классифика-
ция текстильных отходов
При изготовлении текстильных
материалов и изделий из них, а так-
же после их использования образует-
ся значительное количество отходов.
Среди них межлекальные обрезки и
лоскут первичных текстильных мате-
риалов, спутанные волокна и пряжа,
отработанная спецодежда, фильтро-
вальные, протирочные, упаковочные
ткани и др. Только в автомобильной
промышленности страны ежегодно
образуется несколько тысяч тонн тек-
стильных отходов, поэтому задача их
утилизации весьма актуальна.
Текстильные отходы можно под-
разделить на отходы, образующиеся
при производстве и потреблении тек-
стильных материалов.
Классификация производствен-
ных текстильных отходов возможна по
следующим признакам: химической
природе волокна; технологии произ-
водства и виду текстильных материа-
лов; стадии производства текстильных
материалов; цвету.
В зависимости от химической при-
роды волокна текстильные отходы
могут быть из хлопковых, шерстяных,
лубяных, шелковых, химических во-
локон и из их смесей.
В зависимости от технологии про-
изводства и вида текстильных мате-
риалов могут быть отходы тканей,
трикотажа, нетканых материалов и их
комбинаций.
На различных стадиях производства
текстильных материалов образуются
волокнистые отходы, путанка и кон-
цы пряжи, лоскут и обрезки полотен.
По цвету отходы могут быть бе-
лыми, светлыми (т.е. окрашенными
в светлые тона, к которым относятся
385
Глава 7. Утилизация отходов легкой и пищевой промышленности
бежевый, светло-желтый цвета и их
комбинации), темными (т.е. окрашен-
ными в красный, зеленый, синий,
черный цвета и их комбинации) и
разноцветными.
Отходы, образующиеся при ис-
пользовании текстильных материа-
лов, делятся на отходы бытового и
промышленного потребления.
Все отходы текстильных материа-
лов в виде лоскута и межлекальных
обрезков, не загрязненные посторон-
ними включениями, представляют
собой ценное вторичное сырье и мо-
гут быть утилизированы без специ-
альной очистки.
Текстильные отходы после про-
мышленного использования, загряз-
ненные отходами других материалов,
перед утилизацией должны быть тща-
тельно очищены от загрязнений: ме-
таллической стружки, масла и дру-
гих посторонних включений.
Отходы изношенной спецодежды
после стирки могут быть использова-
ны в качестве протирочного матери-
ала или утилизированы после очист-
ки от загрязнений.
Сложнее обстоит дело с сильно
загрязненными отходами фильтро-
вальных, шлифовальных, полиро-
вальных и т.п. текстильных материа-
лов, использованных для технологи-
ческих целей. Их регенерация неце-
лесообразна, и поэтому они подле-
жат сжиганию или захоронению.
Любое использование текстильных
отходов предусматривает их предвари-
тельную подготовку и разрыхление.
Объем подготовительных работ зави-
сит от вида, состава, места образова-
ния и степени загрязнения отходов.
Рациональное и эффективное ис-
пользование текстильных отходов
имеет важное хозяйственное значе-
386
ние, поскольку значительную часть
волокнистого сырья, используемого
при изготовлении текстиля, Россия
ввозит из-за рубежа.
В то же время многие виды тек-
стильных изделий, в частности раз-
нообразные звуке- и теплоизоляци-
онные материалы для средств транс-
порта, жилищного и дорожного стро-
ительства, гидромелиоративных ра-
бот, различного рода прокладочные
материалы, техническая вата и т.п.,
могут изготавливаться из вторичных
волокон по технологии производства
нетканых материалов.
7.2. Первичная обработка
и разволокнение текстильных
отходов
Первичная обработка и разволок-
нение текстильных отходов включа-
ют ряд стадий, зависящих от проис-
хождения и качества отходов. Отходы
потребления, как бытового, так и
промышленного, поступают на пере-
работку в сильно загрязненном виде,
и прежде чем они попадут на утили-
зацию, должны быть дезинфициро-
ваны, выстираны, очищены и т.д.
Последовательность операций при
первичной обработке текстильных
отходов можно представить в виде
схемы (рис. 7.1). В зависимости от вида
текстильных отходов некоторые из
стадий процесса их первичной обра-
ботки могут быть опущены.
Дезинфекция отходов производит-
ся для уничтожения бактерий и на-
секомых. Процесс осуществляется в
стационарных запаривающих камерах
(например, АДТ-1 или АДТ-2), ра-
ботающих при 115—116 °C и давлении
0,2 МПа. Норма загрузки камеры со-
ставляет 80—100 кг/м3, расход пара
0,25—0,4 кг/м3, продолжительность
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
обработки 60 мин. В последние годы
разработаны новые, более совершен-
ные способы дезинфекции: с помо-
щью переменного электрического
поля высокой частоты, ультразвука,
ультрафиолетового и инфракрасного
излучений, у-облучения, озона.
Обеспыливание применяется с це-
лью улучшения условий труда при
дальнейшей сортировке и для повы-
шения эффективности химической
чистки. Основным рабочим органом
обеспыливающих машин типа МОВ-1
является барабан с лопастями и ши-
пами. В процессе обеспыливания от-
деляется и задерживается до 30 %
пыли и мелких твердых частиц, ко-
торые удаляются с помощью венти-
ляторов. Производительность таких
машин достигает 1400 кг/ч. Более про-
грессивны комбинированные маши-
ны, в которых производятся одновре-
менно и обеспыливание, и разволок-
нение текстильных отходов.
Сортировка текстильных отходов
бытового потребления производится
с целью удаления застежек, кнопок
и других нетекстильных элементов
изделий. Сортировка осуществляется
вручную с применением малой ме-
ханизации: сортировочных столиков,
оборудованных дисковыми и ленточ-
ными ножами. После сортировки от-
ходы прессуют в кипы по 80 кг. За-
грязненное вторичное текстильное
сырье подвергается стирке, для чего
применяются стиральные машины
периодического действия СМО-ЮО и
ПК-53А. Более прогрессивны стираль-
ные машины непрерывного действия,
работающие по принципу противо-
тока, когда загрязненные отходы по-
даются в линию с одной стороны, а
чистая вода — с противоположной.
В состав непрерывной моющей уста-
новки входят агрегаты мойки, отжи-
ма и сушки. Поточные линии КП-704,
КП-708 отечественного производства,
работающие в автоматическом режи-
ме, состоят из загрузочного устрой-
ства, моечной машины тоннельного
типа, системы трубопроводов, отжим-
ного устройства, сушильно-растрясоч-
ной машины. Однако с помощью стир-
ки не удается удалить масло, краску и
другие органические вещества, не
растворимые в воде. Поэтому техно-
логический процесс подготовки тек-
стильных отходов к разволокнению
включает химическую чистку.
Рис. 7.1. Схема первичной обработки тек-
стильных отходов
Дезинфекция
387
Глава 7 Утилизация отходов легкой и пищевой промыт ценности
Химическая чистка сильно загряз-
ненных и засаленных текстильных
материалов производится органичес-
кими растворителями на машинах
КХ-007, КХ-012. Применение хими-
ческой чистки вместо стирки умень-
шает снижение прочности волокон,
сокращает продолжительность и сто-
имость обработки, повышает произ-
водительность труда.
Предварительно отходы обрабаты-
вают высококонцентрированным ра-
створом щелочи, а затем после от-
жима — органическим растворителем.
Для удаления масла с текстильных
отходов используют эмульсию пер-
хлорэтилена (или трихлорэтилена) в
воде, нагретую до 40—50 °C.
Резка очищенных отходов произ-
водится на специальных машинах,
которые состоят из питающего и
транспортирующего устройств и ре-
жущего механизма гильотинного или
роторного типа. С помощью гильотин-
ных режущих машин перерабатыва-
ются сильно спрессованные кипы
отходов, которые разрезаются на по-
лоски опоеделенной ширины с по-
мощью падающего вниз ножа. Маши-
ны гильотинного типа имеют ряд не-
достатков, главным из которых яв-
ляется необходимость частой останов-
ки для заточки режущей кромки
ножа, а также для регулировки зазо-
ра. Поэтому более широкое примене-
ние нашли роторные машины.
Эти машины оборудованы рото-
ром, на котором закреплены ножи
или диски, нарезающие материал на
пласты определенной ширины. Ши-
рина резки регулируется путем изме-
нения скорости движения транспор-
тера, подающего кипу отходов.
При выборе типа резальных ма-
шин необходимо учитывать вид и
388
химическую природу текстильных
отходов. В частности, роторные высо-
копроизводительные машины не все-
гда пригодны для переработки тек-
стильных отходов из синтетических
волокон, так как при большой ско-
рости резки ножи ротора разогрева-
ются до температуры, при которой
возможно оплавление термопластич-
ного полимера, из которого изготов-
лены волокна.
Замасливание текстильных отхо-
дов производится с целью облегче-
ния важнейшей операции — разво-
локнения. В зависимости от состава и
вида отходов применяют различные
замасливатели, количество которых
достигает 10 % от массы отходов. Син-
тетические отходы могут поступать на
разволокнение без замасливания, но
увлажненными.
В качестве замасливателей исполь-
зуются поверхностно-активные веще-
ства. Наиболее распространены окси-
этилированные синтетические кисло-
ты (лауриновая, стеариновая к олеи-
новая), а также некоторые оксиэти-
лированные жирные спирты.
Кроме того, применяются суль-
фоэфиры высших жирных спиртов и
ненасыщенных кислот. Применение
минеральных масел для замасливания
волокна нежелательно, так как они
содержат неомыляемые компоненты,
которые отрицательно влияют на про-
цесс последующей отделки текстиль-
ных материалов.
Разволокнение замасленных отхо-
дов осуществляется на щипальных
машинах, где и происходит превра-
щение отходов во вторичное волок-
но, которое затем используется при
выработке всевозможных текстильных
материалов: тканей, трикотажа, ков-
ров, нетканых материалов и др.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Принцип действия большинства
используемых щипальных машин ос-
нован на разрушении текстильных
отходов с помощью щипальных ба-
рабанов, на поверхности которых рас-
положена гарнитура — разрыхляющие
сегменты с зубчатой поверхностью.
На рис. 7.2 показана линия фир-
мы «Лярош» (Франция) производи-
тельностью 1500 кг/ч для подготовки
и разволокнения отходов текстильных
материалов. Кипы отходов освобож-
дают от обручей и упаковки непос-
редственно на ленточном конвейере
и помещают в бункер гидравличес-
кой резальной машины. Затем с по-
мощью специального устройства
кипы подают на гильотинный режу-
щий механизм 7, который отрезает
от них пласты. Толщина нарезаемых
пластов предварительно устанавлива-
ется с помощью специального счет-
чика и может регулироваться в пре-
делах 10—220 мм с интервалом 10 мм.
Отрезанные пласты подаются на
наклонный ленточный конвейер 2, с
помощью которого они перемещают-
ся на ротационную резальную маши-
ну 3. Питающий конвейер резальной
машины снабжен электромагнитным
сепаратором для отделения металли-
ческих включений.
Рис. 7.2. Линия фирмы «Лярош» (Франция) для подготовки и разволокнения лоскута
Нарезанные отходы с помощью
конвейера, вентилятора 4 и конден-
сора 5 подаются в бункер 6, обору-
дованный регулятором уровня запол-
нения. С помощью валиков материал
поступает к вентилятору 7 и второму
конденсеру 8, который заполняет ре-
гулирующую трубу 9, также имею-
щую регулятор уровня. Благодаря это-
му, на щипальную машину 10 посту-
пает равномерный по толщине пласт
материала. Щипальная машина явля-
ется самой важной частью техноло-
гической линии. Основное назначе-
ние щипальной машины — разволок-
нение нарезанных отходов.
Опа может иметь разное количе-
ство барабанов (до 6) в зависимости
от качества перерабатываемых отхо-
дов. Каждая секция имеет щипаль-
ный барабан с круглыми иглами и
перфорированный барабан, с кото-
рого разволокненные отходы пода-
ются на следующую секцию щипаль-
ной машины. Недостаточно разволок-
ненные отходы автоматически воз-
вращаются в питающее устройство и
вновь поступают на щипальный ба-
рабан. Секции отличаются количе-
ством и номером игл на щипальном
барабане.
После разволокнения полностью
восстановленные волокна прессуют-
ся в кипы или наслаиваются в камере.
Пресс 13 питается от конденсера 11 и
резервного бункера 12.
389
Глава 7. Утилизация отходов легкой и пищевой промышленности
Текстильные отходы из синтети-
ческого волокна могут обрабатывать-
ся по сокращенной схеме. Для этого
создан агрегат для разволокнения и
чесания сырья, схема которого пред-
ставлена на рис. 7.3. Он включает щи-
пальную машину 2, которая состоит
из четырех барабанов и питается от
питателя 1, чесальную машину 4 и
транспортирующую решетку 3. Все
машины приводятся в движение еди-
ным валом, что обеспечивает синх-
ронность их работы. Питатель имеет
устройство автоматического взвеши-
вания отходов, поступающих в щи-
пальную машину. Ровница, получен-
ная на таком агрегате, поступает на
кольце прядильные машины аппа-
ратной системы прядения. По тако-
му сокращенному циклу можно по-
лучать аппаратную пряжу, т.с. нити
для производства текстильных тка-
ных или вязаных полотен. Линейная
плотность такой пряжи 83—200 текс
(текс — количество граммов волок-
на в 1000 м нити).
Рис. 7.3. Агрегат для разволокнения отходов из синтетических волокон
В последние годы созданы щи-
пальные машины, позволяющие по-
лучить более высокую степень разво-
локнения отходов и уменьшить по-
вреждение образующихся волокон.
Перспективными технологиями раз-
волокнения текстильных отходов яв-
ляются процессы, основанные на
использовании ультразвука, водяно-
го пара и сжатого воздуха, которые
существенно облегчают и ускоряют
отделение волокон друг от друга. При
этом разволокнение отходов проис-
ходит в щадящих условиях, без раз-
рушения структуры волокна и сни-
жения его прочности.
В современном текстильном про-
изводстве все перечисленные опера-
ции осуществляются на поточных
линиях. Обслуживание линий — ав-
томатическое, с помощью системы
управления, которая включает и от-
ключает линию в случае каких-либо
390
неполадок; координирует работу от-
дельных машин; осуществляет управ-
ление питателями, режущими ножа-
ми, пневмотранспортом, замаслива-
ющим устройством и другими агре-
гатами; сигнализирует о перебоях в
работе агрегатов (отсутствии сырья,
вспомогательных веществ и др.).
Вторичные, или восстановленные,
волокна являются ценным сырьем для
текстильной промышленности. Их ис-
пользуют как в «чистом» виде, т.е. без
добавления первичного волокнистого
сырья, так и в смеси с последним.
При смешении восстановленного
волокна с исхоЛым первичным во-
локном получают сырье для высоко-
качественной пряжи, идущей на про-
изводство всех видов текстильных
материалов. Из него изготавливают и
высококачественные нетканые мате-
риалы. Содержание вторичного волок-
на в смеси может достигать 80—90 %
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
в зависимости от назначения пряжи
и материала.
7.3. Производство пряжи
из разволокненных текстильных
отходов
При переработке разволокненных
текстильных отходов существенную
роль играют чесальные и прядильные
машины. Их тип подбирают в соот-
ветствии с особенностями сырья,
чтобы обеспечить высокое качество
продукции и производительность.
Предпочтительно использовать че-
сальные машины, обеспечивающие
хорошую очистку волокна от пыли,
пуха и сорных примесей.
Современные чесальные машины
полностью закрыты, что улучшает
условия труда на них. Они имеют один
и более приемных барабанов, снаб-
женных зубчатыми разрыхляющими
сегментами (рис. 7.4). Питание чесаль-
ных машин осуществляется из бун-
кера или путем подачи холста по
транспортеру.
Рис. 7.4. Узел разрыхления чесальной ма-
шины:
1 — питающий валик; 2 — сороотбойиый нож;
3 — разрыхляющий сегмент на приемном ба-
рабане; 4 — приемный барабан; 5 — разрых-
ляющий сегмент на главном барабане; 6 — глав-
ный барабан
Отечественная промышленность
производит чесальные агрегаты с раз-
личным количеством чесальных ма-
шин и разной производительностью
марок Ч-31-Ш, Ч-31-Ш4 и Ч-22-Ш,
которые работают в автоматическом
режиме. Для изготовления пряжи
большой линейной плотности из раз-
волокненных текстильных отходов
выпускается роторная прядильная
машина ПР-150-1 и аэромеханичес-
кая прядильная машина ПАМ-150.
Для прядения восстановленного
волокна предпочтительны аэромеха-
нические прядильные машины, ко-
торые менее чувствительны к боль-
шим различиям в длине и толщине
перерабатываемых волокон.
Прядильная машина ПР-150-1 со-
стоит из четырех секций с 32 прядиль-
ными местами. Линейная плотность
пряжи 83—222 текс при крутке от 200
до 600 м_|. Частота вращения ротора в
машине достигает 20000 мин-1, а рас-
чесывающего валика 8000 мин”1, ско-
рость выпуска пряжи 65 м/мин. Пря-
жа с линейной плотностью 140 текс
используется для производства ков-
ров, изоляции для кабелей, а плот-
ностью 125 текс — для изготовления
покрывал, обувных прокладочных тка-
ней и т.п.
Принципиально отличается от
этой машины аэромеханическая пря-
дильная машина ПАМ-150. Принцип
ее действия заключается в формиро-
391
Глава 7. Утилизация отходов легкой и пищевой промышленности
вании пряжи в неподвижной аэроди-
намической камере с помощью вих-
ревого потока, создаваемого венти-
лятором. Скручивание пряжи осуще-
ствляется механическим крутильным
элементом.
Машина состоит из пяти секций
по 30 прядильных головок в каждой.
Питание машины осуществляется из
раздаточных тазов диаметром 300 мм.
На машине вырабатывается пряжа
большой линейной плотности (71—
333 текс) со скоростью до 35 м/мин
и круткой 300—800 м"1. Частота вра-
щения расчесывающего валика состав-
ляет 7000—12000 мин"1, крутящего
элемента 6000—16000 мин-1, произво-
дительность вентилятора 2000 м3/ч.
Вентилятор не только создает разре-
жение воздуха в аэродинамической
камере, необходимое для образова-
ния пряжи, но и отделяет сорные
примеси и неразработанные комплек-
сы волокон.
За последние 15—20 лет достиг-
нуты значительные успехи в конст-
руировании пневмомеханических
прядильных машин. Частота враще-
ния прядильной камеры увеличилась
до 90—100 тысяч оборотов в 1 мин,
скорость выпуска пряжи достигла
225 м/мин, частота вращения расче-
сывающих валиков 7500—9000 оборо-
тов в 1 мин. В машинах имеются уст-
ройства для автоматической очистки,
зарядки, замены полных бобин на
пустые и т.д.
Для прядения шерстяных волокон
создана роторная прядильная маши-
на ПР-200-Ш, по принципу действия
аналогичная машине ПР-150-1. Эта
машина предназначена для прядения
коротких шерстяных волокон и их
смеси с синтетическими, т.е. специ-
ально для прядения вторичных воло-
392
кон. Производительность машины до-
стигает 30 кг/ч, линейная плотность
вырабатываемой пряжи 83—1000 текс.
Максимальная скорость прядения до-
стигает 120 м/мин при частоте вра-
щения ротора 30000 мин-1.
Для переработки вторичных воло-
кон существуют и автоматизирован-
ные поточные линии. Технологичес-
кий процесс на такой линии (рис. 7.5)
протекает следующим образом. Кипы
разволокненных отходов поступают
со склада на специальную площадку
перед разрыхлительно-трепальным
агрегатом, где распаковываются и по-
даются подъемно-транспортным ус-
тройством на кипоразрыхлители
РКА-2У (7), откуда волокнистая мас-
са перемещается в дозирующие бун-
керы ДБ-У (2). Из дозирующего бун-
кера волокно поступает на питаю-
щий конвейер 3, где образуется мно-
гослойный (из разных бункеров в
нужном соотношении) настил. Далее
смесь через конденсер КБ-3 подает-
ся в разрыхлительно-замасливающую
машину ЩЗ-140-ШЗ (4), где все ком-
поненты перемешиваются. Затем
смесь волокон в течение 10—12 ч вы-
равнивается по составу и влажности
в двух смесовых машинах МСП-8 (5).
Очистка смеси волокон происходит
на двух наклонных очистителях мар-
ки ОН-6-4М (6) и одном осевом мар-
ки ЧО-У (7), установленном между
ними. В зоне очистки смесь дополни-
тельно разрыхляется и очищается.
После этого смесь кондициониру-
ется в двух других смесовых машинах
МСП-8 (5) в течение 10—12 ч при
заданном режиме, а затем пневмати-
ческим распределителем волокна
РВП (5) подается на бесхолстовые
трепальные машины МТБ (9). С тре-
пальной машины очищенная и раз-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
рыхленная волокнистая масса задан-
ного состава, влажности и температу-
ры поступает через дозирующие бун-
керы 11 в распределительную систему
чесального агрегата АЧМ-14-У (70,
снабженную регулятором линейной
плотности чесальной ленты. Из че-
сальной ленты на прядильных маши-
нах ПАМ-150 или ПР-150-1 произ-
водится пряжа. Производительность
такой поточной линии составляет
360—400 кг/ч пряжи.
пппппп
Рис. 7.5. Автоматизированная линия для переработки вторичных волокон
7.4. Производство нетканых
материалов из вторичных волокон
Большие возможности для ис-
пользования текстильных отходов
представляет производство нетканых
материалов, которые изготавливают
из волокон, минуя стадию выработ-
ки пряжи.
Технология производства нетка-
ных материалов имеет следующие
преимущества: сокращение производ-
ственного цикла и интенсификация
производства; использование регене-
рированных волокон; возможность
быстрой смены ассортимента выпус-
каемой продукции; низкая себестои-
мость продукции; сокращение энер-
гозатрат и расхода материальных ре-
сурсов.
Нетканые текстильные материа-
лы (НТМ) получают различными
способами, но все они включают сле-
дующие обязательные стадии процес-
са: смешивание волокон; формиро-
вание холста из волокон; закрепле-
ние нетканого холста. Понятие «холст»
в данном случае относится к одно-
слойной или многослойной волокни-
стой массе с одинаковой толщиной
и плотностью, с требуемым распо-
ложением волокон, обладающих за-
данной длиной.
Свойства НТМ зависят от их
структуры, на которую влияют: ха-
рактеристики волокнистого сырья;
технология формирования и закреп-
ления холста; расположение волокон
в холсте. Формирование холста из вто-
ричных волокон возможно механи-
ческим, аэро- и гидродинамическим
способами.
Механическое холстообразование
осуществляется с помощью чесаль-
ных машин, которые позволяют по-
лучить холст заданной ширины и раз-
веса. Этот способ отличают хорошее
разрыхление и смешивание различ-
ных волокон, а также возможность
переработки волокна, неоднородно-
го по качеству. При использовании в
производстве нетканых изделий че-
сальных машин особое внимание уде-
393
Глава 7. Утилизация отходов легкой и пищевой промышленности
ляется созданию условий для форми-
рования холста. Этому способствуют
вибропитатели, которые обеспечива-
ют равномерность подачи волокнис-
той массы за счет высокой точности
ультразвукового контроля наполне-
ния волокном вибрационной шахты.
Этим способом из текстильных отхо-
дов изготавливают НТМ среднетяже-
лого и тяжелого типов. Для получе-
ния холстов большой массы чесаль-
ные машины агрегируются последо-
вательно, что позволяет наслаивать
образующиеся на каждой машине
слои (ватки) друг на друга.
Аэродинамическое формование
холста осуществляется с помощью
воздушного потока, который транс-
портирует волокно в зону образова-
ния холста. При этом способе холст
формируется на поверхности перфо-
рированного барабана или сетчатого
конвейера. Предварительно разрых-
ленные и смешанные волокна отде-
ляются от разрабатывающих элемен-
тов холстообразователя с помощью
воздушной струи и транспортируют-
ся к месту образования холста. Отли-
чительные особенности данного спо-
соба холстообразования: возможность
изготовления изотропного холста;
возможность перерабатывать волокна,
значительно отличающиеся по своим
свойствам и длине; возможность бы-
строго изменения развеса холста;
высокая производительность.
Аэродинамическим способом
можно изготавливать холст развесом
10—2000 г/м2. Недостатком аэродина-
мического способа является зависи-
мость качества полотна от линейной
плотности перерабатываемых волокон.
В частности, тонкие легкие волокна
забивают отверстия перфорированно-
го барабана, увеличивая аэродинами-
394
ческое сопротивление и ухудшая ус-
ловия их транспортировки.
Холсты, полученные аэродинами-
ческим способом, могут использо-
ваться при изготовлении линолеума,
прокладок, тепло-, шумоизоляцион-
ных материалов, наполнителей для
подушек, матрацев, спальных меш-
ков и других изделий.
Технология аэродинамического
холстообразования ясна из схемы,
приведенной на рис. 7.6. Предвари-
тельно разрыхленные волокна пода-
ются на быстро вращающийся рас-
чесывающий барабан и захватывают-
ся им с помощью специальной гар-
нитуры. Под действием центробежной
силы и воздушного потока волокна
отделяются от гарнитуры барабана и
транспортируются на поверхность
перфорированного барабана или сет-
чатого конвейера. Одним из главных
технических параметров процесса яв-
ляется скорость воздушного потока.
При малой скорости волокно плохо
прижимается к перфорированному
барабану (или сетчатому конвейеру)
и происходит сдвиг волокнистой мас-
сы, что приводит к неравномернос-
ти полотна. При большой скорости
отверстия барабана забиваются во-
локном. Для оптимальной работы обо-
рудования целесообразно поддержи-
вать скорость воздушного потока в
пределах 10—15 м/с. Скорость форми-
рования холста достигает 80 м/мин.
Гидродинамический способ холсто-
образования (его иногда называют
мокрым или бумагоделательным)
реализуется с помощью водной сре-
ды, которая является одновременно
дисперсионной средой для волокна
и транспортирующим агентом для
его перемещения в зону образования
холста.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 7.6. Схема аэродинамического
формирования холста НТМ
Гидродинамический способ обра-
зования холста позволяет: использо-
вать короткие дешевые волокна, об-
разующиеся при переработке отходов;
смешивать в любом соотношении во-
локна различного вида и происхож-
дения; получать полностью изотроп-
ное полотно, у которого свойства
одинаковы во всех направлениях. При
производстве холста гидродинамичес-
ким способом можно использовать не
только короткие регенерированные
текстильные волокна, но и целлюлоз-
ные и другие трудноперерабатывае-
мые иными способами волокна. Ос-
новные преимущества гидродинами-
ческого способа формирования хол-
ста заключаются в возможности сме-
шивания и использования самых раз-
личных, в том числе очень дешевых,
волокон, и получении полотна с вы-
сокой однородностью свойств. Спо-
соб позволяет получать холст с плот-
ностью 10—2000 г/м2. На рис. 7.7 по-
казана схема агрегата гидродинами-
ческого формирования холста НТМ.
Рис. 7.7. Принципиальная схема установки гидродинамического формирования хол-
ста НТМ
При этом способе в специальных
емкостях образуется дисперсия во-
локна в воде с концентрацией 0,01—
0,1 %. Дисперсия перемешивается с
помощью лопастной мешалки и по-
дается на наклонное сито в зону фор-
мирования холста. Вода, прошедшая
через сито, возвращается в произ-
водственный цикл, а сформирован-
ный холст закрепляется с помощью
связующих веществ и подается в су-
шилку.
395
Глава 7. Утилизация отходов легкой и пищевой промышленности
Скорость выпуска холста этим
способом на современных машинах
достигает 400 м/мин при ширине
полотна 5 м. Этим способом можно
формировать холсты для изготовле-
ния тяжелых и среднетяжелых нетка-
ных материалов, используемых в про-
изводстве линолеума, геотекстильных
материалов, фильтров с большой
плотностью, гидро- и электроизоля-
ционных материалов.
Производство нетканых текстиль-
ных материалов из сформированного
волокнистого холста осуществляется
иглопробивным, вязально-прошив-
ным и клеевым способами.
Самым распространенным явля-
ется иглопробивной, при котором мож-
но использовать холсты, сформиро-
ванные механическим и аэродинами-
ческим способами. По этой техноло-
гии производят НТМ из холста плот-
ностью 50—2000 г/м2, а иногда и до
5000 г/м2. Иглопробивная технология
состоит из следующих операций:
подготовки и смешивания волокна,
формирования холста, иглопрокалы-
вания, финишной отделки (при не-
обходимости). Для увеличения проч-
ностных свойств иглопробивных
НТМ иногда используют армирую- •
щие текстильные полотна различных
способов производства (ткани, три-
котаж, НТМ).
При иглопробивной технологии
для получения холста можно исполь-
зовать почти все виды волокон: нату-
ральные, искусственные, синтетичес-
кие, металлические, стеклянные,
асбестовые, минеральные. Наиболь-
шее влияние на свойства НТМ, по-
лученных иглопробивным способом,
оказывают следующие свойства воло-
кон: длина, извитость, линейная
плотность, форма поперечного сече-
396
ния, структура поверхности, эластич-
ность, устойчивость к многократным
деформациям и др.
Этим способом целесообразно
получать НТМ, для которых эксплу-
атационные характеристики не зави-
сят от различий в свойствах образую-
щих волокон. Такими изделиями яв-
ляются среднетяжелые и тяжелые
материалы, где разница в свойствах
волокон нивелируется за счет боль-
ших толщин холста. По этой техно-
логии изготавливают НТМ для про-
изводства: напольных покрытий (ков-
ров); технических войлоков; объем-
ных прокладок для швейной промыш-
ленности; тепло-, звукоизоляцион-
ных материалов; фильтровальных ма-
териалов и др.
Например, в конструкции авто-
мобилей широко используют тепло-,
звукоизоляционные материалы с
плотностью холста 1000 г/м2, полу-
ченные иглопробивным способом из
текстильных отходов. Такие материа-
лы, изготавливаемые из регенериро-
ванных волокон, обладают прекрас-
ными акустическими и механически-
ми свойствами (табл. 7.1). Физико-ме-
ханические и акустические свойства
шумопоглощающего иглопробивного
нетканого материала из регенериро-
ванных волокон приведены ниже.
Иглопробивным способом изго-
тавливаются и геотекстильные мате-
риалы. Они имеют плотность холста
250—850 г/м2 и предназначены для
фильтрации и стабилизации насыпа-
емого на них грунта. Такие материа-
лы используют при строительстве
железных и автомобильных дорог, в
борьбе с эрозией почвы, для укреп-
ления берегов каналов,'водохрани-
лищ, пляжей, дамб, насыпей, при
строительстве спортивных площа-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
док, взлетно-посадочных полос аэро-
дромов и для других целей. Срок служ-
бы таких материалов, изготовленных
из синтетических волокон, не менее
20 лет, поскольку волокна не под-
вержены гниению. Наиболее целесо-
образно при производстве геотек-
стильных материалов использовать
полиэфирные и полипропиленовые
волокна, полученные из отходов.
Таблица 7.1
Свойства шумопоглощающих нетканых материалов
Показатели Шерстяные волокна Смесь ПВХ и поли- амидных волокон
Толщина, мм 4 10
Поверхностная плотность г/м2 1300 1000
Разрывная нагрузка, Н, в направлении: продольном поперечном 325 170 620 700
Теплопроводность, Вт/(м-К) 0,042 0,038
Г рибоустойчивость, баллы 3 0
Коэффициент звукопоглощения, %, на частотах, Гц: 250 8 8
500 12 15
1000 18 34
2000 25 48
4000 39 55
6000 51 78
При вязально-прошивном способе
производства закрепление холста про-
изводится с помощью тех же волокон
или с применением ниток. В первом
случае принципиально важно исполь-
зовать холст, имеющий не менее 30 %
волокон длиной более 40 мм, кото-
рые и должны выполнить закрепля-
ющую роль и обеспечить прочность
изделия.
Вязально-прошивным способом
из восстановленных волокон изготав-
ливают одеяла, упаковочные матери-
алы, подкладочные материалы для
мебели и обуви, для напольных по-
крытий (линолеума и ковра) с плот-
ностью холста 200—400 г/м2.
При клеевом способе закрепление
холста производится путем пропит-
ки дисперсией связующего вещества
или оплавлением термопластичных
волокон, входящих в состав полотна.
В качестве связующего для закрепле-
ния холста применяются полиакри-
латные дисперсии, бутадиен-стироль-
ные и бутадиен-акрилонитрильные
латексы, связующие вещества на ос-
нове поливинилацетата, полиурета-
на и др.
На рис. 7.8 показана поточная ли-
ния для производства НТМ путем
закрепления холста с помощью дис-
персии связующего вещества. Пред-
варительный питатель 7, смеситель-
разрыхлитель 2 и аэродинамический
холстообразователь 3 формируют
холст, который проходит через про-
питочную ванну 4 и с помощью
транспортирующей сетки 5 подается
на перфорированный барабан 6 и да-
лее в вакуумирующее устройство 7,
где происходит стекание и удаление
397
Глава 7. Утилизация отходов легкой и пищевой промышленности
с помощью вакуума излишнего свя-
зующего. Затем материал высушива-
ется в сушилке конвективного типа 8
и наматывается в рулоны 9.
Рис. 7.8. Схема производства клееного нетканого материала с пропиткой связующим
Закрепление холста по другому
способу изготовления клееного НТМ
достигается путем тепловой его об-
работки, в результате которой часть
волокон холста с более низкой тем-
пературой плавления, чем у основ-
ной массы волокон, оплавляется и
скрепляет весь холст. В качестве оп-
лавляемых применяют волокна из
ПВХ, полиэтилена, полипропилена.
Технологическая схема производства
клееного НТМ с закреплением хол-
ста с помощью волокон из термо-
плавких полимеров проста и состоит
из операций по формированию хол-
ста и его термической обработки.
Вследствие этого указанная техноло-
гия по сравнению с пропиткой хол-
ста дисперсией связующего и после-
дующей сушкой имеет ряд преиму-
ществ: возможность использования
дешевых связующих полимеров; бо-
лее высокая производительность;
398
меньшие площади, занимаемые обо-
рудованием, отсутствие сточных вод
и вредных выбросов; менее высокая
энергоемкость.
Следует отмстить, что с увеличе-
нием доли синтетических волокон в
текстильных материалах переработка
их отходов по классической текстиль-
ной технологии становится не всегда
эффективной с точки зрения полу-
чения высококачественного вторич-
ного сырья. Поэтому в последние годы
появились принципиально новые,
химические способы переработки от-
ходов текстильных материалов из
синтетических волокон.
Один из таких способов заключа-
ется в измельчении отходов и подаче
их шнеком на специальный экстру-
дер-гранулятор, где они расплавля-
ются и очищаются от вспомогатель-
ных веществ, содержащихся в тек-
стильном материале. Благодаря спе-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
циальной конструкции экструдера в
него одновременно с отходами пода-
ется первичный полимерный матери-
ал, который смешивается с расплав-
ленными и очищенными отходами,
что позволяет повысить свойства по-
лучаемых гранул.
Другим нетрадиционным спосо-
бом переработки отходов текстиль-
ных материалов из синтетических во-
локон является экстрагирование се-
лективными растворителями поли-
мерной части отходов, благодаря
которому можно получать очищен-
ный от всех примесей полимер. Тех-
нологический процесс регенерации
синтетического полимера из тек-
стильных отходов состоит из следу-
ющих стадий: измельчения отходов;
растворения синтетических волокон;
фильтрации раствора от нераствори-
мых примесей; высадки полимера из
растворителя; сушки полимера; гра-
нуляции полимера.
Таким образом, современная про-
мышленность располагает различны-
ми технологиями и оборудованием
для переработки текстильных отходов.
Окончательное решение о выборе
того или иного способа переработки
может быть принято после технико-
экономического анализа, позволяю-
щего учесть все расходы, в том числе
транспортные (на доставку отходов)
и энергетические (на проведение тех-
процесса), а также наличие устойчи-
вого спроса на продукцию из пере-
рабатываемых отходов.
Отходы пластмасс, резины и ис-
кусственных кож, образующиеся в
легкой промышленности утилизиру-
ются по технологическим решениям,
изложенным в главе 3 и главе 4.
Отходы пищевой промышленнос-
ти утилизируются в основном по тех-
нологиям, характерным для утилиза-
ции твердых бытовых отходов жилищ-
но-коммунального хозяйства страны.
399
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
ГЛАВА 8
УТИЛИЗАЦИЯ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД
КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СИСТЕМ
На очистных сооружениях пред-
приятий и жилищно-коммунального
хозяйства городов и поселков обра-
зуется большое количество осадков,
которые отличаются как физико-ме-
ханическими свойствами, так и по
химическому составу. Значения
удельных показателей образования
осадков очистных сооружений и ка-
нализационных систем по данным
ВНИИР приведены в табл. 8.1.
Таблица 8.1
Удельные значения показателей образования осадков очистных
сооружений и канализационных систем
№ п/п Наименование отраслей, произ- водств или мест, где проводится очистка сточных вод Наименование образующихся осадков Значения удельных показателей
1 2 3 4
1 Очистка сточных вод при производ- стве электро- и теплоэнсргии ТЭС Осадки сточных вод 0,1 г/л стоков
2 Очистка сточных вод промышлен- ных предприятий: черной металлургии цветной металлургии целлюлозно-бумажной промышленности коксохимического производства нефтеперерабатывающей промышленности основной химии производства кальцинированной соды текстильной промышленности пищевой промышленности (кроме сахарной) сахарной промышленности Осадки сточных вод Осадки сточных вод Осадки сточных вод Осадки сточных вод Нефтешламы нефтеперера- батывающих заводов Осадки сточных вод Осадки сточных вод Осадки сточных вод Осадки сточных вод Осадки сточных вод 0,7—1,0 г/л стоков 0,1—8 г/л стоков 0,25—0,4 г/л стоков 0,3—1,8 г/л стоков до 10 кг/т перерабатываемой нефти 5—20 г/л стоков до 120 г/л стоков 0,25—12 г/л стоков 0,35—2,8 г/л стоков до 0,7—30 г/л стоков
3 Очистка сточных вод гальванопроизводств: при реагентном способе обезвреживания (очистке вод) Осадки очистных сооружений (при влажности 98^99,6 %) 3—10 % от объема сточных вод
400
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 8.1
1 2 3 4
при электрокоагуляционном способе обезвреживания (очист- ке вол) Осадки очистных соору- жений (при влажности 98+99,6 %) 6—12 % от объема сточных вод
4 Очистка сточных вод на городских станциях аэрации Осадки очистных соору- жений (смесь осадков первичных отстойников и уплотненного избыточно- го активного ила при средней влажности 96,2 %) 0,5—1,0 % от объемов сточ- ных вод
5 Очистка сточных вод автопред- приятий, стоянок и гаражей инди- видуального автотранспорта (из расчета на один автомобиль): оборудованных очистными со- оружениями при мойке автомо- билей механическим методом оборудованных очистными со- оружениями при мойке автомо- билей методом напорной фло- тации Осадки сточных вод (влажностью 95+98 %) от мойки автомобилей и их деталей: легковых грузовых автобусов Маслонефтсотходы, обвод- ненные (80 %) от мойки автомобилей и их деталей: легковых грузовых автобусов Осадки сточных вод (влажностью 95+98 %) от мойки автомобилей и их деталей: легковых грузовых автобусов Флотомаслошяам (влаж- ностью 90 %) от мойки автомобилей и их деталей: 5,54 кг на 10 тыс. км пробега (сухого вещества без учета массы воды)* 146,3 кг на 10 тыс. км пробега (сухого вещества без учета массы воды) 22,2 кг на 10 тыс. км пробега (сухого вещества без учета массы воды) 0,87 кг на 10 тыс. км пробега (сухого вещества без учета массы воды) 2,99 кг на 10 тыс. км пробега (сухого вещества без учета массы воды) 1,73 кг на 10 тыс. км пробега (сухого вещества без учета массы воды) 3,29 кг на 10 тыс. км пробега (сухого вещества без учета массы воды) 80,79 кг на 10 тыс. км пробега (сухого вещества без учета массы воды) 12,7 кг на 10 тыс. км пробега (сухого вещества без учета массы воды)
401
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
Продолжение табл. 8.1
1 2 3 4
легковых грузовых автобусов Отработанный фильт- рующий материал очист- ных сооружений**: а) зернистый (дробленый керамзит, керамзитовый и кварцевый песок) при очистке сточных вод от мойки автомобилей: легковых грузовых автобусов б) полимерный (пенопо- лиуретан) при очистке сточных вод при мойке автомобилей: легковых грузовых автобусов в) синтетический (сипрон) при очистке сточных вод от мойки автомобилей: легковых грузовых автобусов 3,22 кг на 10 тыс. км пробе- га (сухого вещества без учета массы воды) 69,99 кг на 10 тыс. км про- бега (сухого вещества без учета массы воды) 11,73 кг на 10 тыс. км про- бега (сухого вещества без учета массы воды) 2,14—4,70 кг на 10 тыс. км пробега 13,7—30,1 кг на 10 тыс. км пробега 2,8—6,2 кг на 10 тыс. км пробега 2,1 кг на 10 тыс. км пробега 27,4 кг на 10 тыс. км про- бега 5,6 кг на 10 тыс. км пробега 2,4 кг на 10 тыс. км пробега 45,8 кг на 10 тыс. км пробеге 9,4 кг на 10 тыс. км пробега
6 Очистка сточных вод в сельском хозяйстве (животноводческие фер- мы и птицефабрики) Осадки сточных вод 6—30 г/л стоков
* Здесь и далее показатели (на 10 тыс. км пробега одного автомобиля соответствующей клас- сификации) рассчитаны с целью упрощения определения образующихся отходов. На практике ежегодный пробег автомобилей в среднем составляет: легковых — 20+30 тыс. км; легковых- такси и автобусов — 60+80 тыс. км; грузовых — 55+60 тыс. км. * * В нормативах образования отработанных фильтрующих материалов (фильтрующих загру- зок) очистных сооружений приведены данные для конкретного фильтрующего материала с уче- том его использования в отдельности от других. При использовании очистных сооружений с комбинированными вариантами фильтрующих загрузок норматив необходимо откорректировать пропорционально их процентному соотношению.
402
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
8.1. Утилизация осадков
промышленной канализации
Осадки и шламы очистных соору-
жений и канализационных систем
можно подразделить на две группы:
осадки промышленных предпри-
ятий, содержащие повышенное ко-
личество тяжелых металлов, токсич-
ных веществ и нефтепродуктов;
осадки общегородских канализа-
ционных систем.
Осадки первой группы обезвре-
живаются, как правило, огневым ме-
тодом.
Осадки второй группы или близ-
кие к ним по составу подвергаются
механическому или термическому
обезвоживанию, а далее утилизиру-
ются в качестве удобрений, добавок
в промышленном и дорожном стро-
ительстве, химической промышлен-
ности.
Наибольшее количество осадков
первой группы в виде шлаков с со-
держанием до 90—95 % влаги обра-
зуются на гальванических производ-
ствах, в нефтепереработке и цветной
металлургии.
Эти шламы содержат значитель-
ные количества ценных минеральных
компонентов: металлов (никеля,
меди, цинка, хрома, ванадия, желе-
за) и минеральных солей. Например,
только на предприятиях химической
промышленности количество железо-
содержащих шламов составляет око-
ло 120 тыс. т/год; цинксодержащих —
70 тыс. т/год; медьсодержащих —
13 тыс. т/год; отработанных никельсо-
держащих катализаторов — 500 т/год.
Большинство шламов загрязнено
органическими примесями, в том чис-
ле высокотоксичными. Захоронение
этих отходов в шламонакопителях тре-
бует значительных капитальных за-
трат, при этом не устраняется угроза
загрязнения окружающей среды и в
то же время безвозвратно теряются
ценные компоненты. Повторное ис-
пользование извлеченных из шламов
металлов позволяет существенно эко-
номить природное сырье для произ-
водства таких дефицитных и дорого-
стоящих металлов, как никель, хром,
медь, цинк, ванадий, молибден и др.
Использование полученных из шламов
металлов в качестве вторичного сы-
рья характеризуется высокими техни-
ко-экономическими показателями.
В зависимости от состава и физи-
ко-химических свойств шламов, раз-
рабатывают и применяют различные
методы их обезвреживания и перера-
ботки: химические, физико-химичес-
кие термические и комбинации этих
методов. В ряде случаев единственно
возможными методами обезврежива-
ния шламов являются термические,
в частности огневой. Огневая обработ-
ка позволяет полностью обезвредить
горючие составляющие шламов с по-
лучением безвредных продуктов пол-
ного горения и зольных остатков, со-
стоящих в основном из металлов или
их оксидов.
Кроме прямых термических мето-
дов переработки шламов они приме-
няются в составе комбинированных
методов: предварительная обработка
шлама физико-химическими или хи-
мическими способами и последую-
щая термообработка получаемых вто-
ричных отходов; предварительная тер-
мообработка шламов с последующей
дообработкой зольных остатков дру-
гими способами. Этими методами воз-
можно извлечение железа из различ-
ных шламов; регенерация катализа-
торов, содержащих никель, палла-
дий, платину, мед, теллур и другие
403
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
металлы; извлечение ванадия, палла-
дия, вольфрама и других металлов из
отработанных катализаторов; получе-
ние оксида цинка из цинксодержа-
щих шламов и т.д.
Как в нашей стране, так и за ру-
бежом уделяется большое внимание
обезвреживанию токсичных шламов
с извлечением из них ценных ком-
понентов. В Японии действует завод
по восстановлению ценных металлов,
таких, как молибден и ванадий, из
отработанных катализаторов, которые
ранее выбрасывались в больших ко-
личествах с нефтеочистительных и
химических заводов, были официаль-
но названы химическими отбросами,
и их размещение стало проблемой для
страны. Завод эффективно восстанав-
ливает молибден, ванадий и кобальт
способами, включающими подготов-
ку отходов, обжиг, выщелачивание,
фильтрацию, высаливание, селектив-
ную и обратную экстракцию. Полу-
ченные металлы используют при про-
изводстве сплавов ферромолибдена и
феррованадия;
В нашей стране действует ряд ус-
тановок по термической обработке
металлсодержащих шламов (в основ-
ном железо- и цинксодержащих) с
получением товарных продуктов. При
этом применяют в основном барабан-
ные печи с противоточной системой
термической обработки.
Прокалка шламов в барабанных
вращающихся печах не гарантирует
полного окисления органических ве-
ществ, что приводит к загрязнению
атмосферы продуктами неполного
горения и не позволяет получать чи-
стые минеральные продукты.
В последние годы для огневой пе-
реработки шламов находят широкое
применение циклонные печи.
404
Исследования процесса термичес-
кой переработки шламов и осадков в
циклонных печах, обеспечивающей
полное обезвреживание токсичных
органических веществ и улавливание
ценных минеральных продуктов.
Огневая переработка никелесодер-
жащих шламов. На установке НПО
«Техэнергохимпром» обеспечивается
огневая переработка никельсодержа-
щих шламов анилинокрасочного
производства следующего состава
(% масс.): 10,2 влаги; 60 золы; 29,8
органических веществ. Низшая теп-
лота сгорания шлама 15890 кДж/кг.
В процессе утилизации осуществ-
лен автотермический процесс сжига-
ния шлама при температуре отходя-
щих газов около 1100 °C, коэффици-
енте расхода воздуха 1,2 и удельной
объемной нагрузке реактора по шла-
му 600 кг/(м3-ч). Химический недожог
в отходящих газах отсутствовал, ме-
ханический недожог в зольном остат-
ке составлял около 1,2%. Получен
сыпучий зольный остаток следующего
состава: 77,3—81,2% NiO; 3,6—6%
Fe2O3; 11-12 % SiO2; 3,4-7,8 % А12О3.
Повышенное содержание SiO2 и
А12О3 в зольном остатке обусловлено
попаданием в него частиц футеровки.
При непрерывной эксплуатации про-
мышленного реактора содержание
примесей из футеровки в получаемом
продукте должно существенно сокра-
титься, и его состав приблизится к
составу золы исходного шлама: 87,7 %
NiO; 7,1 % (SiO2 + А12О3); 5,2 % Fe2O3.
Такой никелевый концентрат может
быть использован в производстве ка-
тализаторов, в порошковой металлур-
гии и для других целей.
Огневая переработка железосодер-
жащих шламов. Этот процесс иссле-
довали на стендовой установке НПО
Часть VIII Технологические решения по утилизации твердых отходов
«Техэнергохимпром» на шламе сле-
дующего состава (%): 23,4 — влаги;
63,4 — золы; 13,2 — органических при-
месей. Низшая теплота сгорания шла-
ма — ИЗО кДж/кг. Опыты показали,
что шлам надежно обезвреживается
при температуре отходящих газов 950—
1000 °C и коэффициенте расхода воз-
духа 1,1—1,2. Потери тепла от хими-
ческого недожога при этом отсутство-
вали, а потери от механического не-
дожога в зольном остатке составляли
около 1 %. Использование кипящего
слоя в реакторе не обязательно, по-
скольку данный шлам мелкозернис-
тый и не склонен к комкованию.
Зольный остаток в одном из опы-
тов имел следующий состав (%):
80,2 — оксида железа; 0,77 — оксида
марганца; 2,18 — растворимых в воде
веществ, в том числе оксида натрия;
2,5 — нерастворимых в соляной кис-
лоте веществ, в том числе оксида
кремния. Такой железооксидный кон-
центрат можно использовать в каче-
стве сырья в металлургической про-
мышленности, в производстве цемен-
та и цветных бетонов, а при допол-
нительной обработке — в качестве
пигмента в лакокрасочной промыш-
ленности и для других целей.
При огневой переработке масло-
окалиносодержащих отходов метал-
лургических и машиностроительных
производств получают порошок же-
леза или железококса — сырье для
доменного и ферросплавного произ-
водства. В первом случае отходы обез-
воживают до содержания в них горю-
чих компонентов 35—95 %, а затем
сжигают при коэффициенте расхода
воздуха 0,35—0,65 и температуре от-
ходящих газов 950—1100 °C. Во вто-
ром случае обезвоженные отходы
сжигают при температуре отходящих
газов 1150—1520 °C и коэффициенте
расхода воздуха 0,70—0,95.
Комбинированная переработка
медьсодержащих шламов. Примером
таких шламов является шлам произ-
водства л-нитрофенстола следующе-
го состава (%): 11,5 — влаги; 82,8 —
золы; 5,7 — органических веществ.
Низшая теплота сгорания шлама —
1310 кДж/кг. Состав золы шлама (%):
13 - СиО, 86,9 - NaCl, 0,1 - СаО.
После отмывки шлама водой, обез-
воживания и прокалки нерастворимо-
го в воде остатка получен оксид меди
СиО, по своим показателям близкий
к требованиям ГОСТ 16539—89.
Медьсодержащий шлам производ-
ства красителя основного фиолетово-
го «К» содержит 35 % CuSO4, 11 % со-
лей аммония, 10 % органических при-
месей; остальное — вода. Этот шлам
обрабатывают раствором щелочи. При
этом образуются нерастворимый в
воде осадок гидроксида меди и ра-
створ солей. Отмытый твердый оста-
ток прокаливают при 900—1000 °C с
получением остатка, на 99,9 % состо-
ящего из оксида меди.
Полученный из шламов высоко-
концентрированный оксид меди мож-
но использовать в качестве добавок
для получения микроудобрений; в
производстве хлорида меди CuCl,
широко применяемого в качестве
сырья при получении многих хими-
ческих продуктов; в производстве
медного купороса и др.
Огневая переработка молибденсо-
держащих шламов. В производстве син-
тетических жидких топлив методом
гидрогенизации углей образуется
шлам, в котором кроме органических
соединений и золы угля содержатся
соединения железа и молибдена, при-
меняемые в качестве катализатора.
405
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
Имеется опыт огневой переработки
этого шлама совместно со сточной во-
дой в опытно-промышленной циклон-
ной топке. При температуре в топке
около 1600 °C и коэффициенте расхода
воздуха 1,03 не менее 95 % молибдена,
содержавшегося в шламе, переходило
в газовую фазу в виде молибденового
ангидрида МоО3. Содержание молиб-
дена в уловленном уносе изменялось в
пределах от 4,5 до 16,9 %. Полученный
продукт может быть использован для
изготовления молибденового катализа-
тора и для других целей.
8.2. Утилизация осадков сточных
вод городских канализаций
Осадки представляют собой сус-
пензии, выделяемые из сточных вод
в процессе их механической, биоло-
гической и физико-химической (ре-
агентной) очистки. При обработке
осадков предусматриваются макси-
мальное снижение влажности и объе-
ма, стабилизация и обеззараживание
с целью удаления их с территорий
сооружений по переработке сточных
вод и подготовки к утилизации.
В зависимости от типа сооружений,
применяемых для очистки сточных вод,
выделяются следующие виды осадков:
— грубые, задерживаемые решет-
ками;
— тяжелые (песок), оседающие в
песколовках;
— всплывающие (жиры и механи-
ческие примеси), задерживаемые в
отстойниках и жироловках;
— сырой осадок — в основном
взвешенные вещества, оседающие в
первичных отстойниках;
— активный ил — комплекс мик-
роорганизмов коллоидного типа с ад-
сорбированными и частично окис-
ленными загрязняющими вещества-
ми, выпадающими во вторичных от-
стойниках при биологической очист-
ке сточных вод.
В зависимости от вида обработки
осадки подразделяются на:
— анаэробно-сброженные в освет-
лителях-перегнивателях, двухъярус-
ных отстойниках или метантенках
(анаэробному сбраживанию может
подвергаться осадок из первичных от-
стойников либо его смесь с избыточ-
ным активным илом);
— аэробно-стабилизированные —
активный ил или его смесь с осад-
ком из первичных отстойников;
— уплотненный активный ил,
осадок или смеси из уплотнителей;
— промытый уплотненный сбро-
женный осадок;
— сгущенный активный ил из се-
параторов;
— сфлотированный активный ил
или осадок;
— обезвоженный осадок после ап-
паратов механического обезвоживания;
— подсушенный осадок с иловых
площадок;
— термически высушенный оса-
док и т.п.
Утилизация осадков сточных вод
создает неограниченные возможнос-
ти для превращения отходов в полез-
ное сырье, из которого можно полу-
чать ценные продукты для народного
хозяйства На рис. 8.1 приведена клас-
сификация основных направлений в
утилизации осадков сточных вод.
Особую ценность представляет ак-
тивный ил станций аэрации, он мо-
жет использоваться как ценное орга-
ническое удобрение или в виде кор-
мовой добавки. В табл. 8.2 приведены
сравнительные химические составы
активного ила и некоторых кормовых
препаратов.
406
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Удобрение осадками - » жидкими /ВЛ. 99,5-93,0% /
обезвоженными /ВЛ. 80-60%/
>
сухими /ВЛ. 25-10%/
Превращение непло- дородных почв в плодородные » песчаных
—- ——— — — * торфяных
Активный ил как кормовой продукт > < белвитамил»
смесь кормовых дрожжей с активным илом
смеси по линии комбикормо- вого производства
—> Использование* в жировой про- мышленности изготовление мыла
изготовление технических жиоов и смазок
—* Применение в стро- ительной промыт- ленности и дорож- ных работах заполнители керамзита и других материалов
трубы изоляционные
связующие материалы для дорожных работ
Рис. 8.1. Схема утилизации осадков сточных вод
тепловая, механическая
и электрическая энергия
заменитель бензина
сухой лед
пластмассы
четыреххлористый углерод
Удаление влаги из осадков меха-
ническим путем является наиболее
экономичным и распространенным
методом снижения их влажности,
массы и объема. Для механического
обезвоживания осадков применяют-
ся вакуум-фильтры, фильтр-прессы
и осадительные горизонтальные цен-
407
Глава 8 Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
трифуги со шнековой выгрузкой
осадка конструкции, принцип дей-
ствия и технические характеристики
которых приведены в томе 2 настоя-
щего справочника.
8.2.1. Тепловая обработка осадков
Установки тепловой обработки
предназначены для кондиционирова-
ния органических осадков сточных
вод (сырых или сброженных) перед
их механическим обезвоживанием.
Тепловая обработка осадков про-
изводится в интервале температур
180—205 °C и времени 0,5—2 ч. Зна-
чения параметров тепловой обработ-
ки устанавливают опытным путем по
снижению удельного сопротивления
осадков. При отсутствии опытных дан-
ных следует принимать максимальные
значения параметров. В процессе теп-
ловой обработки происходит разло-
жение (распад) органического веще-
ства твердой фазы осадков (ОВТФ).
Таблица 8.2
Химический состав активного ила и некоторых кормовых препаратов
Активный ил, корма Химический состав, % массы сухого вещества ила
проте- ин жиропо- добные вещества клетчат- ка БЭВ (без- азотистые экстрактные вещества) золь- ность азот
Активный ил станции аэрации’ Люблинской (Москва) Курьяновской (Москва) 34,2 40,5 10 14,4 4,92 2,7 32,6 27,8 5,46 6,5
Осадки сточных вод заводов: Запорожского гидролизного целлюлозно-бумажных синтетических жирных кислот и спирта . Лисичанского химического комбината 49,7 17—30 24—30 46,7 1,4 2,5—8 3,7 3,8 9,5 21-41 0,8 39,4 22—59 15,6 15—37 3 16,6 2,7—3,7 3,9—4,8 7,5
Кормовые дрожжи 44,6 05 1,5 53,4 8,3 —
Препарат КМ Б-12 30,9 0,8 6,6 61,7 38,7 —
Мясо-костная мука 37.2 14,4 — 48,4 32,9 —
Рыбная мука 59,4 1,9 —. 38,7 25,7 —
Подсолнечный шрот 38,9 2,5 15,2 43,4 6 —
Травяная клеверная мука 13,1 4,2 23,2 54,5 7,2 —
Горох 21,7 1,5 4,3 72,5 2,6 —
Ячмень. 10,9 5,4 5,2 78,5 3 —
Степень распада ОВТФ зависит от
исходных свойств осадков и парамет-
ров обработки. Для осадков городс-
ких и близких к ним по свойствам
осадков других сточных вод степень
распада при температуре обработки
180—200 °C ориентировочно можно
принимать по табл. 8.3.
Примерно 75—80 % распавшего-
ся ОВТФ растворяется в жидкой фазе
(иловой воде), а 20—25 % переходит
в газообразное состояние.
Изменение концентрации ОВ в
иловой воде приводит к изменению
ХПК и ВПК. Зависимость между эти-
ми величинами определяется опыт-
408
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ным путем. Для ориентировочных рас-
четов можно принимать:
хпк _ бпк5 _
Технологические схемы тепловой
обработки осадков представлены на
рис. 8.2 и 8.3. Исходные осадки перед
подачей на тепловую обработку не-
обходимо измельчать до получения
твердых частиц размером не более
4—5 мм.
При использовании решеток-дро-
билок РД обеспечивающих измельче-
ние частиц размером до 8 мм и бо-
лее, рекомендуется предусматривать
многократную (до 3—5 раз) циркуля-
цию осадков в системе измельчения.
Таблица 8.3
Степень распада ОВТФ осадков
Вид осадка Распад ОВТФ, %
Активный ил 50—60
Биологическая пленка 40—50
Сырая смесь осадка первичных отстойников и активного ила 35—45
Сброженная смесь 35-43
Рис. 8.2. Технологическая схема тепловой обработки с догревом осадка острым паром:
1 — приемный резервуар; 2 — измельчитель; 3 — насос измельченного осадка; 4 — промсжуточ- .
ный резервуар; 5 — насос высокого давления; 6 — теплообменник; 7 — топка; 8 — паровой
котел; 9 — сепаратор; 10— паровой эжектор; 11 — реактор; 12 — вентилятор; 13 — уплотнитель;
14 — фильтр-пресс; 15 — насос для перекачивания уплотненного осадка; 16— редуцирующее
устройство; 17 — холодильник
Для подачи осадка в систему теп-
ловой обработки применяются пор-
шневые (плунжерные) или винтовые
(червячные) насосы с рабочим дав-
лением до 2,5. МПа.
Нагревание осадка производится
в две ступени: сначала в теплообмен-
никах за счет тепла обработанного
осадка, выходящего из реактора, а
затем за счет внешних источников
409
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
тепла. Для рекуперации тепла приме-
няются преимущественно теплооб-
менники типа «труба в трубе». Тепло-
обмен может осуществляться по схе-
ме «осадок—осадок» (рис. 8.2) или с
использованием промежуточного теп-
лоносителя (рис. 8.3). Опыт показы-
вает, что при работе теплообменни-
ков по первой схеме межтрубное про-
странство забивается твердыми час-
тицами осадка.
В этих случаях рекомендуется ис-
пользовать пластинчатые разборные
теплообменники.
Рис. 8.3. Технологическая схема тепловой обработки с догревом осадка промежуточ-
ным теплоносителем
1 — приемный резервуар, 2 — измельчитель; 3— насос измельченного осадка; 4 — промежуточ-
ный резервуар; 5 — насос высокого давления; 6 — теплообменник; 7 — расширительный сосуд;
8 — насосы промежуточного теплоносителя; 9 — маслонагревательная установка; 10 — топка;
11 — сепаратор, 12 — реактор; 13 — вентилятор; 14 — уплотнитель; 15 —центрифуга; 16 —
вакуум-насос; 17 — фильтр-пресс, 18 — конвейер; 19 — бункер осадка; 20— насос для перекач-
ки уплотненного осадка; 21 — редуцирующее устройство; 22 — холодильник; 23 — отвод воды
При работе теплообменников по
второй схеме исходный и обработан-
ный осадок подают по центральным
трубам самостоятельных групп тепло-
обменников, а по межтрубному про-
странству циркулирует в качестве
промежуточного теплоносителя умяг-
ченная вода.
Для всех теплообменников мини-
мальный диаметр внутренней и на-
ружной труб следует принимать рав-
ным соответственно 80 и 125 мм. Тру-
410
бы, соприкасающиеся с осадком,
изготовляются из нержавеющей ста-
ли, а соприкасающиеся с промежу-
точным теплоносителем, — из обыч-
ной стали. Теплообменники рекомен-
дуется помещать в закрытый тепло-
изолированный бокс, что позволяет
исключить необходимость устройства
теплоизоляции на каждой трубе теп-
лообменников. Бокс можно размещать
в производственном корпусе или на
открытой площадке. Следует предус-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
мотреть возможность промывки теп-
лообменников от накипи и других
отложений. Промывка производится
10 %-ным раствором ингибированной
соляной кислоты. Температура осад-
ка на выходе из теплообмешшков на
35—40 °C ниже требуемой для обра-
ботки. Догрев осадка, выходящего из
теплообменников, до заданной тем-
пературы может осуществляться не-
сколькими способами. Наиболее про-
стым и высокоэффективным спосо-
бом является нагрев острым паром
(см. рис. 8.2), который через эжектор
вводится в подающий трубопровод
осадка перед реактором. Преимуще-
ство этого метода состоит в возмож-
ности использования пара сравни-
тельно низкого давления с темпера-
турой, приближающейся к темпера-
туре обработки осадка, т.е. к 190—
210 °C; недостатком способа являет-
ся потеря конденсата. Расход пара
определяется технологическим расче-
том. Для ориентировочных расчетов
удельный расход острого пара мож-
но принимать 100—120 кг на 1 м3 об-
рабатываемого осадка.
Догрев осадка может производить-
ся также в отдельной группе тепло-
обменников высококипящими орга-
ническими теплоносителями (ВОТ),
поступающими от специальных на-
гревательных установок (рис. 8.3). Теп-
лообменники этой группы имеют та-
кую же конструкцию, как теплооб-
менники первой ступени, и помеща-
ются вместе с ними в один бокс.
Реакторы для тепловой обработ-
ки выполняются в виде вертикальных
колонн. При этом следует стремиться
к возможно меньшему отношению
диаметра реактора к его высоте. Под
колпаком реактора оставляется сво-
бодное пространство для выделения
парогазовой смеси, которую перио-
дически стравливают. Стравливаемая
из реактора смесь состоит из водяно-
го пара и газообразных продуктов
распада ОВТФ осадков и обладает
специфическим неприятным запахом.
Для дезодорации смесь направляют в
сепаратор, где она промывается очи-
щенной водой. Промытые и охлаж-
денные газы отсасываются из сепа-
ратора вентилятором и подаются на
сжигание в топку котлов или масло-
нагревательных установок. Масса пара,
стравливаемого со смесью, составля-
ет 2—3 % массы осадка, подаваемого
в реактор. Из реакторов осадок посту-
пает в теплообменники под давлени-
ем собственных насыщенных паров,
которое составляет 1,8—2,2 МПа. По-
дача осадка в реактор осуществляет-
ся постоянно, а выгрузка — перио-
дически через специальные редуци-
рующие устройства (клапаны, диаф-
рагмы, шлюзовые камеры), установ-
ленные на выходящем трубопроводе
осадка перед уплотнителем. Выгрузка
осадка из реактора производится по
положению уровня, контролируемо-
го радиоизотопными датчиками.
Осадки уплотняются в уплотни-
телях радиального типа, снабженных
скребковым устройством. Продолжи-
тельность уплотнения может коле-
баться от 1,5 до 8—10 ч. Влажность
уплотненных осадков 93—95 %.
Вследствие испарения воды с по-
верхности уплотнителей в атмосферу
выделяются неприятные запахи. Для
уменьшения степени испарения оса-
док, выходящий из теплообменни-
ков, дополнительно охлаждают в хо-
лодильнике до температуры 30—35 °C.
Кроме того, над уплотнителем уст-
раивается легкое перекрытие с орга-
низованным отсосом воздуха. Уплот-
411
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
ненный осадок откачивается плун-
жерными насосами и подается на
механическое обезвоживание.
Механическое обезвоживание
осадков после тепловой обработки
осуществляется преимущественно на
фильтр-прессах; реже применяются
барабанные вакуум-фильтры и еще
реже — центрифуги. Предпочтитель-
нее применять фильтр-прессы. Они
обеспечивают получение осадков с
наиболее низкой влажностью — до
45—50 %, что особенно важно при
последующем сжигании осадков. Для
обезвоживания на вакуум-фильтрах и
в центрифугах температура обработ-
ки осадка в реакторе должна быть на
10—15 вС выше, чем при обезвожи-
вании на фильтр-прессах. Влажность
обезвоженных осадков можно прини-
мать: для вакуум-фильтров — 68—
72 %, для фильтр-прессов — 45—
50 %, для центрифуг — 73—78 %. Про-
изводительность обезвоживающих ап-
паратов устанавливается опытным
путем. Для ориентировочных расчетов
можно принять производительность:
барабанных вакуум-фильтров — 10—
12 кг/(м2-ч), фильтр-прессов типа
КМП (ФПАКМ) - 12-15 кг/(м2-ч).
Очистка иловой воды, отделенной
в уплотнителях и обезвоживающих
аппаратах, осуществляется биологи-
ческим путем в аэробных и анаэроб-
ных условиях, а также физико-хими-
ческими методами. Наиболее распро-
страненной является очистка иловой
воды в аэротенках. Применяется со-
вместная очистка иловой воды с по-
ступающими стоками либо локальная
очистка на высоконагружаемых аэро-
тенках. При этом дополнительную
нагрузку на аэрационные сооружения
по БПК5 ориентировочно можно при-
нимать: для иловой воды после теп-
412
ловой обработки избыточного актив-
ного ила — 11—13 %; смеси осадка
первичных отстойников и активно-
го ила — 22—25 %; сброженной сме-
си - 16-18%.
За рубежом применяют сбражива-
ние иловой воды в метантенках. В осо-
бых случаях, например при замкну-
тых системах водопользования, ило-
вую воду подвергают выпариванию.
Термическая сушка предназнача-
ется для обеззараживания и сниже-
ния массы и объема осадков сточных
вод. Ее применение обеспечивает воз-
можность эффективного удаления
осадков с территорий очистных стан-
ций и их дальнейшей утилизации.
Термическая сушка осадков про-
изводится на сушильных установках,
состоящих из сушильного аппарата
(сушилки) и вспомогательного обо-
рудования, к которому относятся
топки, включая системы топливопо-
дачи, питатели, циклоны, скруббе-
ры, тягодутьевые устройства, транс-
портеры и бункера, а также конт-
рольно-измерительные приборы и
автоматика.
В зависимости от консистенции
осадков, назначения и производи-
тельности установки для термической
сушки могут применяться сушилки
непрерывного действия: распыли-
тельные, барабанные, со встречны-
ми струями, со взвешенным слоем —
кипящим и фонтанирующим, пнев-
матические трубы-сушилки с меха-
ническими измельчителями и комби-
нированные.
Осадок после термической суш-
ки представляет собой незагниваю-
щий, свободный от гельминтов и
патогенных микроорганизмов, внеш-
не сухой (влажностью 10—50 %) сы-
пучий материал.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 8.4. Схема барабанной сушилки:
1 — загрузка кека; 2 — бандажи; 3 — зубча-
тый венец привода; 4 — отработавшие газы;
5 — выгрузочная камера; 6 — выгрузка сухого
осадка; 7— упорные ролики; 8 — ведущая ше-
стерня; 9 — редуктор; 10 — многоскоростной
электродвигатель; 11 — вращающийся барабан;
12 — вращающиеся ролики; 13— загрузочная
камера; 14 — топка; 75 — топочные газы
Для термической сушки механи-
чески обезвоженных осадков в нашей
стране применяются барабанные су-
шилки и сушилки со встречными
струями газовзвеси. Барабанные су-
шилки работают по схеме с прямо-
точным движением осадка и сушиль-
ного агента, в качестве которого при-
меняют топочные газы (рис. 8.4).
Сушильный барабан устанавлива-
ется наклонно к горизонту (макси-
мальный уклон 3—4°), вследствие
чего под действием силы тяжести
обеспечивается движение осадка
вдоль барабана от его приподнятого
(загрузочного) конца до более низ-
кого (выгрузочного). Перемещению
осадка также способствует попутное
движение газов и вращение бараба-
на. Частота вращения барабана 1,5—
8 об/мин. Для равномерного распре-
деления осадка по сечению барабана
внутри сушилки устанавливаются на-
садки различного типа (винтовая, ло-
пастная, секторная). Для измельчения
и Перемешивания осадка в начале и
конце сушилки дополнительно уста-
навливаются корабельные цепи, сво-
бодно подвешиваемые к внутренней
поверхности барабана. Установка це-
пей позволяет устранить слипание
осадка в начале сушилки, интенси-
фицировать процесс его сушки и из-
бавляет от необходимости иметь в
технологической схеме узел дробле-
ния сухого осадка.
Рекомендуются следующие па-
раметры сушки: напряжение объе-
ма сушилки по испаряемой влаге —
60 кг/(м3-ч); удельный расход тепла на
1 кг испаряемой влаги — 5—7 МДж;
температура дымовых газов на входе
в сушилку — 600—800 °C, на выходе
из сушилки — 170—250 °C; влажность
осадка: поступающего — 75—80 %,
после термической сушки — 20—30 %.
Осадок, высушенный в барабан-
ных сушилках, содержит большое
количество пылевидных фракций, что
осложняет его транспортирование и
ухудшает санитарно-гигиенические
условия работы в помещениях. Бара-
банные сушилки имеют большую
единичную производительность, но
малое напряжение по влаге. При вы-
сокой температуре отходящих газов
возможно возгорание осадка.
Сушилка со встречными струями
(рис. 8.5) является двухступенчатым
аппаратом, нижняя ступень которо-
го — элемент со встречными струя-
ми, а верхняя — аэрофонтанный ап-
парат 11. Обезвоженный на вакуум-
фильтрах или в центрифугах осадок
подается ленточным транспортером 1
и двухвалковыми шнековыми пита-
телями 3 в сушильный .элемент со
встречными струями 4. Элемент 4
выполняется в виде двух горизонталь-
ных разгонных труб, врезанных со-
осно в вертикальный стояк 8. При
этом сушка производится по ретур-
413
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
ной схеме с добавкой мелких высу-
шенных частиц к механически обез-
воженному осадку и выгрузкой сухо-
го гранулированного осадка 13 непос-
редственно из аэрофонтанного аппа-
рата 11. Смешивание кека с ретуром
производится в двухвалковом шнеко-
вом питателе 5, обеспечивающем
выдачу однородной по составу и
влажности смеси. При добавлении
ретура улучшаются условия прохож-
дения смеси через питатель и сушил-
ку и интенсифицируется процесс
сушки.
Рис. 8.5. Схема установки для термической сушки механически обезвоженных осад-
ков в сушилке со встречными струями:
1 — ленточный транспортер для подачи осадка; 2 — приемная камера; 3— двухвалковые шнеко-
вые питатели; 4 — сушильная камера с разгонными трубами; 5 — камеры сгорания; 6 — подача
воздуха; 7 — топливо (газ); 8 — вертикальный стояк; 9 — трубопровод ретура; 10 — шлюзовые
затворы; 11 — сепаратор воздушно-проходного типа; 12 — трубопровод сухого осадка; 13 —
подача сухого осадка в бункер готового продукта; 14— подача воды; 15— вентилятор; 16 —
очищенные газы в атмосферу; 17 — водяной скруббер; 18 — выпуск шлама
В качестве второй ступени сушки
(аэрофонтана) используются серий-
но выпускаемые промышленностью
сепараторы воздушно-проходного
типа. Эти аппараты применяются для
увеличения времени контакта су-
шильного агента с осадком. Кроме
того, в них осуществляется класси-
фикация частиц высушенного осад-
ка по фракциям.
Сущность метода сушки во встреч-
ных струях заключается в том, что
414
частицы осадка, находясь во взвешен-
ном состоянии в горячем газовом
потоке, т.е. образуя вместе с ним так
называемую газовзвесь, движутся по
соосным горизонтальным трубам на-
встречу друг другу и в результате удар-
ной встречи струй вступают в коле-
бательное движение, проникая из
одной струи в другую. Это приводит
к увеличению концентрации осадка
в зоне сушки. При достаточно высо-
ких скоростях сушильного агента про-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
исходит измельчение осадка, способ-
ствующее возобновлению влажных
поверхностей. При этом также увели-
чивается суммарная поверхность теп-
ло- и массообмена.
Сушилки со встречными струями
производительностью 0,7—3 т/ч пр
испаряемой влаге могут изготовлять-
ся на месте как нестандартизирован-
ное оборудование. Для серийного вы-
пуска разработана сушилка произво-
дительностью 3,5—5 т/ч по испаряе-
мой влаге (СВС-3,5-5).
Техническая характеристика
сушилок со встречными струями
Температура сушильного агента, “С:
начальная................... 600—800
конечная..................100—150
Давление воздуха перед
соплом (избыточное), МПа.... 0,01—0,03
Напряжение объема
сушилки по испаряемой
влаге, кг/(м3ч)............ 600—1200
Удельный расход
на 1 кг испаряемой влаги:
тепла, МДж....................3,4—3,8
условного топлива, кг... 0,114—0,128
сухого воздуха, кг............4—6
электроэнергии, кВт-ч...0,05—0,08
Влажность осадков, %:
до сушки....................60—85
после сушки................20—50
Разработан типоразмерный ряд
сушилок со встречными струями за-
водского изготовления, включающий
помимо сушилок СВС-3,5—5 сушил-
ки СВС-1,4—2,2 и СВС-9—10 с про-
изводительностью соответственно
1,4—2,2 и 9—10 т/ч по испаряемой
влаге. В качестве топлива в последней
сушилке может использоваться тер-
мически высушенный осадок.
Сушилки с псевдоожиженным
слоем характеризуются интенсивным
тепло- и массообменом между твер-
дыми частицами осадка и теплоно-
сителем, а также изотермичностью
процесса сушки.
Для сушки осадков сточных вод
могут использоваться сушилки с пе-
риферийной выгрузкой высушенно-
го осадка и с псевдоожиженным сло-
ем инертного материала и выгрузкой
высушенного осадка через циклон.
Техническая характеристика сушилок
Температура, °C:
теплоносителя на входе...... 300—900
отработавших газов...... 120—250
Производительность по влаге,
кг/ч на единицу объема.......80—140
Удельный расход на
1 кг испаряемой влаги:
воздуха, кг...................10—25
тепла, Дж..............3770—5870
Скорость теплоносителя
на входе в сушилку, м/с.......15—25
Обезвоженный осадок поступает
в бункер 1 (рис. 8.6), откуда при по-
мощи питателя направляется в су-
шилку 5. Воздух и топочные газы под
напором, создаваемым вентилятором
высокого давления 9, проходят газо-
распределительную решетку и созда-
ют кипящий слой высушиваемого
осадка или инертного материала. Вы-
сушенный осадок в виде гранул вы-
гружается через регулируемый по вы-
соте переливной порог в бункер су-
хого осадка 7. Пылеобразные фрак-
ции, содержащиеся в отработавшем
теплоносителе (ретур), улавливают-
ся в циклоне 2 и направляются в бун-
кер 1. Затем теплоноситель поступает
на вторую ступень очистки — мок-
рый скруббер 3, где очищается, час-
тично охлаждается и вентилятором 4
через вытяжную трубу выбрасывает-
ся в атмосферу.
В сушилках с псевдоожиженным
слоем можно применять теплоноси-
тель с температурой 500—600 °C и со-
415
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
кращать время сушки до 10—15 мин.
Расчетные параметры процесса опре-
деляются для каждого конкретного
случая экспериментально.
Основными преимуществами су-
шилок с псевдоожиженным (фонта-
нирующим) слоем являются: воз-
можность регулирования продолжи-
тельности сушки осадка и интенсив-
ности теплообмена; отсутствие тру-
щихся и вращающихся частей; воз-
можность интенсификации и авто-
матизации процесса; простота кон-
струкции.
Рис. 8.6. Схема установки для сушки осад-
ка в сушилке псевдоожиженного слоя
1 — бункер обезвоженного осадка; 2 — бата-
рейный циклон; 3 — мокрый скруббер; 4 —
вытяжной вентилятор (дымосос); 5— цилинд-
рическая сушилка; 6 — пульт управления с
контрольно-измерительными приборами; 7 —
бункер выгрузки сухого осадка; 8 — топка; 9—
вентилятор высокого давления (воздуходувка)
Потери тепла в окружающую сре-
ду сушилками описанного типа мож-
но принимать равными 10 % количе-
ства тепла, идущего на испарение
влаги.
Для сушки осадков с повышен-
ными адгезионными свойствами ис-
пользуют установку (рис. 8.7), состо-
ящую из сушильной камеры, бата-
рейного циклонного фильтра тепло-
генератора вентиляционного блока,
металлоконструкции, воздухопрово-
да, роторного затвора, дефлектора и
электрошкафа управления.
Сушильная камера выполнена в
виде конуса с плавным переходом в
цилиндр в верхней части. В центре ка-
меры по оси установлен обтекатель,
у основания между корпусом и обте-
кателем предусмотрен зазор для вса-
сывания воздуха. В нижней части ка-
меры расположены форсунки для рас-
пыления продукта. В камере имеются
люк для ее осмотра и чистки и смот-
416
ровые окна для наблюдения за суш-
кой. В камеру засыпают инертные тела
из фторопласта размером 4x4x4 мм.
Продукт, предназначенный для
сушки, подают насосом через диспер-
гирующие форсунки в зону восходя-
щего потока инертных тел, находя-
щихся в сушильной камере. Теплоно-
ситель подводят через кольцевую
щель. При этом обеспечивается нане-
сение жидкого продукта на поверх-
ность инертных тел и высушивание
его в режиме активного кипения.
Инертные тела очищаются от продук-
та при соударении с отбойной решет-
кой. Высушенный продукт выносит-
ся в циклон, где происходит разде-
ление продукта и теплоносителя.
Батарейный циклонный фильтр
для сухой инерционной очистки воз-
духа, выходящего из сушильной ка-
меры, состоит из циклонов, сходя-
щихся в один бункер конической
формы. Патрубки циклонов соедине-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ны коллекторными отводами. Для тивления они выполнены с танген-
снижения газодинамического сопро- циальным входом.
।
Рис. 8.7. Схема сушилки с использованием инертных тел:
1 — сушильная камера; 2 — батарейный циклонный фильтр; 3 — теплогенератор; 4 — вентиль;
5 — металлоконструкции; 6 — воздухопровод, 7 — роторный затвор; 8 — дефлектор; 9 — насос;
10 — горловина; I — исходная суспензия (раствор); //— сушильная агент (воздух); ///— отрабо-
танный теплоноситель; IV — готовый продукт
Теплогенератор для очистки и
подогрева воздуха состоит из карка-
са, по обе стороны которого закреп-
лены терморадиационные газовые
горелки, разделенные перегородкой.
В верхней части теплогенератора рас-
положен заборный раструб, в кото-
ром смонтированы заборные фильт-
ры. Воздух, всасываемый в теплоге-
нератор, проходит через фильтр, на-
правляется вдоль газовых горелок,
нагревается и поступает в сушильную
камеру.
Вентиляторный блок состоит из
двух высоконапорных вентиляторов,
соединенных последовательно и ус-
тановленных на одной раме.
Роторный затвор для автоматичес-
кой разгрузки бункера состоит из кор-
пуса, в котором размещен ротор, вра-
щающийся при помощи мотора-ре-
дуктора. Затвор прикреплен к вы-
грузному отверстию бункера. В нижней
части затвора укреплена горловина,
присоединенная к продуктовой таре.
Вакуум-сушка рекомендуется для
обработки осадков, образующихся на
станциях биологической очистки
сточных вод с производительностью
до 50 тыс. м3/сут.
Вакуум-сушке могут подвергать-
ся отдельно сырой осадок, активный
ил или их смесь. Предварительно
осадки подлежат концентрированию.
Для станций производительностью до
1400 м3/сут можно ограничиться гра-
витационным или флотационным
уплотнением; при этом влажность
осадков, подаваемых на вакуум-суш-
ку, допускается до 97 %.
При большей производительнос-
ти станций осадки перед вакуум-суш-
кой надлежит центрифугированием
концентрировать до влажности 85—
417
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
90 %. На рис. 8.8 приведена техноло-
гическая схема вакуум-сушки осадков
с предварительным центрифугирова-
нием уплотненного активного ила до
влажности 70—80 %. Сырой осадок
влажностью 93—95 % подается в ре-
зервуар-смеситель непосредственно
из первичных отстойников. Влажность
смеси осадков, поступающей в су-
шильные аппараты, составит 90—
92 %. Концентрированные осадки в
вакуум-сушильные аппараты подают-
ся плунжерными насосами или ра-
створонасосам и.
Рис. 8.8. Технологическая схема вакуум-сушки осадков:
1 — уплотненный избыточный активный ил; 2 — сырой осадок из первичных отстойников, 3 —
резервуар-смеситель, 4 — центрифуга; 5 — центрифугированный активный ил; 6 — насос пода-
чи осадков в сушилки; 7 — фугат в аэротенки, 8 — вакуум-насос; 9 — конденсат вторичного
пара в канализацию; 10 — барометрический конденсатор, 11 — вторичный пар в конденсатор,
12 — исходный осадок в сушилки; 13— вакуум-сушилки; 14— грсюший пар от котельной; 15 —
конденсат в котельную; 16 — транспортер сухого осадка, 17— сухой осадок на использование,
18 — бункер сухого осадка
Вакуум-сушка осадков осуществ-
ляется в барабанных вакуум-сушил-
ках гребкового типа РВ. В результате
вакуум-сушки получают дегельмин-
тизированный гранулированный су-
хой продукт с влажностью 30—40 %.
Сушка осадков осуществляется
водяным паром с температурой на-
сыщения 150 °C, подаваемым в обо-
гревающие рубашки вакуум-сушилок.
Периодическое заполнение су-
шильных аппаратов (не более поло-
418
вины рабочего объема) исходным
осадком производится насосом. По
окончании заполнения включаются
система обогрева сушилок паром и
вакуум-насосы, создающие разреже-
ние в сушилках. Сушка осуществля-
ется при остаточном давлении в ап-
паратах 0,01—0,02 МПа. Вторичный
пар, образующийся вследствие испа-
рения воды осадка, поступает-в ба-
рометрический конденсатор смеше-
ния, охлаждаемый очищенной сточ-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ной водой, откуда в виде конденсата
направляется в головные очистные
сооружения.
В барометрических конденсаторах
конденсат выпускается непрерывно
без нарушения вакуума, так как вы-
сота столба жидкости в барометри-
ческой трубе составляет 10,5—11 м и
уравновешивает остаточное давление
в системе.
Для малых установок допускается
применение поверхностных конден-
саторов (теплообменников) для кон-
денсации вторичного пара. В этом слу-
чае следует предусматривать не ме-
нее двух конденсатосборников, рабо-
тающих последовательно, для того,
чтобы при периодическом опорожне-
нии конденсатосборника не нарушать
вакуум в сушилках.
Концентрация загрязнений в кон-
денсате вторичного пара обусловле-
на уносом загрязняющих веществ с
конденсатом и наличием летучих
органических соединений и не пре-
вышает концентрации загрязнения
сточных вод.
Температура осадка в процессе
сушки изменяется от 50—85 °C (ки-
пение) до 30—40 °C (в конце сушки).
При температуре около 85 °C в пери-
од кипения осадка в течение не ме-
нее 20 мин происходит его дегельмин-
тизация.
По окончании сушки отключает-
ся вакуум, и сухой продукт системой
гребков реверсивного вращения вы-
гружается на транспортер.
Цикл вакуум-сушки осадков в за-
висимости от исходной и заданной
конечной влажности составляет от 5 до
10 ч и является величиной, обуслов-
ленной количеством. Затраты тепла,
электроэнергии и воды на проведение
вакуум-сушки осадков указаны ниже:
Удельный расход тепла:
на 1 кг испаряемой
влаги, кДж (ккал)..........2350 (560)
на 1 м3 обрабатываемого
осадка, кДж (ккал)... 2200 (525-103)
Удельный расход
электроэнергии:
на 1 кг испаряемой
влаги, кВтч.....................5-1 О*2
на 1 м3 обрабатываемого
осадка, кВт ч................4—6
на 1 т абсолютно сухого
вещества осадка, кВт ч.......60
Удельный расход воды
на конденсацию 1 т
испаряемой влаги, м3............17—18
Напор воды на барометри-
ческий конденсатор, м....не менее 12
Дегельминтизации могут подвер-
гаться как исходные, так и механи-
чески обезвоженные осадки сточных
вод. Дегельминтизация жидких осад-
ков осуществляется введением в них
острого пара путем перемешивания
или эжектирования. Расход пара оп-
ределяется из расчета прогревания
всей массы осадка до температуры
60—65 °C. Наряду с обработкой ост-
рым паром дегельминтизация может
осуществляться путем пастеризации
осадков в различных теплообменни-
ках либо с помощью теплоэлектро-
нагревателей. В процессе дегельмин-
тизации путем прогревания влажность
осадков не снижается. Для сокраще-
ния расхода тепла на дегельминтиза-
цию осадки целесообразно предвари-
тельно сгущать и обезвоживать. Для
обеззараживания механически обез-
воженных осадков рекомендуется
применять установки по дегельмин-
тизации осадков (рис. 8.9), разрабо-
танные АКХ им. К.Д. Памфилова.
Камера дегельминтизации состо-
ит из металлического пластинчатого
транспортера с приемным бункером
419
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
и установленных над ним газовых го-
релок инфракрасного излучения.
Над остальной лентой транспор-
тера установлены 24 горелки, разде-
ленные на четыре группы по шесть
горелок. На газопроводах каждой груп-
пы горелок установлены запорные
устройства.
Рис. 8.9. Схема установки по дегельмин-
тизации осадков.
/ — приемный бункер, 2 — подвижные стенки
бункера, 3 — регулировочные валы; 4 — ме-
таллическая лента транспортера; 5 — газовые
горелки инфракрасного излучения, 6 — вытяж-
ной зонт; 7—транспортер обработанного осадка
При погасании пламени горелки
прекращается подача газа к группе
горелок, в которую входит погасшая
горелка. Разделение горелок на груп-
пы позволяет осуществлять техноло-
гический процесс дегельминтизации
при отключении какой-либо группы
горелок. Над горелками установлен
вытяжной зонт.
Техническая характеристика камеры
дегельминтизации модернизированной
(кдгм)
Производительность по
обезвоженному осадку, м’/ч...0,4—0,6
Скорость движения ленты
металлического
транспортера, м/мин.............0,7
Толщина слоя кека, мм.........10—25
Длина ленты, мм
(по осям барабанов)........... 4500
Ширина ленты, мм...............1200
Давление газа в сети,
мм вод. ст...................70—250
Расход газа на
одну горелку, м3/ч........0,56—1,06
Число горелок ГК-27У-1...........24
Вид топлива...........Газ природный
Высота установки горелок
над слоем кека, мм......... 100—200
КДГМ работает следующим обра-
зом. Осадок, обезвоженный на ваку-
ум-фильтрах или в центрифугах,
транспортером подается в бункер, в
нижней части которого имеются ро-
лики, формирующие слой осадка
определенной толщины. Толщина
слоя осадка может регулироваться в
пределах 10—25 мм. При движении по
металлическому транспортеру осадок
прогревается газовыми горелками
инфракрасного излучения, вслед-
ствие чего происходит его обеззара-
живание и дополнительное снижение
влажности на 2—5 %. Для обеззаражи-
вания осадка его температура долж-
на повышаться до 60 °C.
Камеры дегельминтизации пред-
назначены для обеззараживания ме-
ханически обезвоженных осадков на
станциях аэрации производительнос-
тью до 20—30 тыс. м3/сут. сточных вод.
Осадок, прошедший КДГМ, может
утилизироваться в качестве удобрения.
8.2.2. Установки
для сжигания осадков
Осадки подвергаются сжиганию
(обжигу), если их утилизация невоз-
можна или экономически нецелесо-
образна, а также если территория для
их складирования ограничена или
отсутствует, и в тех случаях, когда это
требуется по санитарно-гигиеничес-
ким соображениям. Сжигание наибо-
лее полно удовлетворяет требовани-
ям защиты окружающей среды, по-
скольку в 80—100 раз сокращается
420
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
объем осадка и достигается его пол-
ное обезвреживание.
Дымовые газы, образующиеся в
результате сжигания осадков, в ос-
новном состоят из паров воды и уг-
лекислого газа; возможно присутствие
и других газовых компонентов, что в
значительной мере влияет на схему
очистки дымовых газов перед выбро-
сом их в атмосферу.
Один из основных параметров,
который необходимо иметь в виду при
проектировании установок для сжи-
гания осадков, — это их влажность.
Перед сжиганием необходимо стре-
миться к максимальному снижению
влажности осадков путем их механи-
ческого обезвоживания. Другим важ-
ным параметром является теплота
сгорания горючей массы осадков. Зна-
чения теплоты сгорания горючих ве-
ществ, МДж на 1 кг сухого вещества
осадка, основных видов осадков го-
родским и производственных сточных
вод приведены ниже:
Осадок первичных отстойников ... 19—21
Активный ил................15—19
Сброженный осадок...........13—17
При выборе места обработки осад-
ков необходимо также считаться с их
токсичностью, радиоактивностью,
неприятным запахом и другими фак-
торами, при которых сжигание осад-
ков может оказаться единственно
приемлемым средством.
Процесс сжигания осадков в пе-
чах можно условно разделить на сле-
дующие стадии: нагревание, сушка,
отгонка летучих веществ, сжигание
горючей органической части и про-
каливание для выгорания остатков
углерода.
На нагревание осадка до темпе-
ратуры 100 °C, затем на его сушку при
температуре около 200 °C расходует-
ся основное количество тепла и ос-
новное время. Эти параметры также
влияют на выбор габаритов основно-
го и вспомогательного оборудования,
а следовательно, определяют сто-
имость и технико-экономические по-
казатели в целом.
При испарении влаги в зоне суш-
ки вместе с водяным паром проис-
ходит отгонка летучих веществ, чем
иногда обусловливается неприятный
запах.
Возгорание осадка происходит
при температуре 200—500 °C вслед-
ствие тепловой радиации факела и
раскаленных стенок камеры сжига-
ния, а также конвекционной тепло-
передачи дымовых газов.
Прокаливание зольной части осад-
ка завершается его охлаждением до
температуры, при которой золу мож-
но вывозить за пределы площадки.
Расчетная температура в топке
печи не должна превышать темпера-
туру плавления золы (обычно около
1050 °C) и должна быть не ниже
700 °C, при которой обеспечивается
надежная дезодорация газов.
При проектировании установок
для сжигания осадков следует доби-
ваться полноты сгорания органичес-
кой части осадка и утилизации тепла
уходящих газов.
Выбор конструкции печи для сжи-
гания обезвоженных осадков ограни-
чен вследствие их высокой влажнос-
ти и неспекаемости коксового остат-
ка. Первое свойство исключает воз-
можность сжигания осадка непосред-
ственно в факеле или в циклонных
печах без предварительной сушки,
второе — возможность сжигания осад-
ков на колосниковых решетках, по-
этому в настоящее время основное
распространение получили печи ки-
421
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
пящего слоя, многоподовые и вра-
щающиеся барабанные печи. Другие
конструкции печей для сжигания
осадков применяются редко. Необхо-
димо отметить, что в нашей стране
недостаточен практический опыт
сжигания канализационных осадков,
в особенности с применением мно-
гоподовых и циклонных печей, ко-
торые к тому же серийно не изготов-
ляются.
Установки с печами кипящего
слоя. Установки с печами кипящего
слоя (КС) хорошо известны в техно-
логии сушки и обжига в различных
отраслях промышленности. Печь,
представляющая собой вертикальный
стальной цилиндр, футерованный
изнутри шамотным кирпичом или
жаропрочным бетоном, состоит из
цилиндрической топочной камеры и
нижней конусной части с воздухорас-
пределительной беспровальной ре-
шеткой. Вверху печь заканчивается
куполообразным сводом. На решетку
насыпается слой толщиной 0,8—1 м
термически стойкого кварцевого пес-
ка фракции 0,6—2,5 мм.
Кипящий (псевдоожиженный)
слой в печи образуется при продува-
нии воздуха через распределительную
решетку со скоростью, при которой
частицы песка турбулентно переме-
щаются и как бы кипят в газовом
потоке. Воздух нагнетается воздухо-
дувкой в рекуператор, в котором по-
догревается отходящими из печи ды-
мовыми газами до температуры 600—
700 °C, и затем поступает под распре-
делительную решетку под давлением
12-15 кПа.
Расчет печей сводится к опреде-
лению материального и теплового
балансов процесса сжигания осадка,
установлению геометрических разме-
422
ров элементов печи, количества до-
полнительного топлива, воздуха и
дымовых газов. Размеры печи КС оп-
ределяют исходя из объема сжигае-
мого осадка и скорости воздуха в рас-
пределительной решетке. Эта скорость
зависит от гидродинамического режи-
ма работы печи и принятой крупно-
сти песка, а также свойств обжигае-
мого осадка (влажности, зольности,
дисперсности золы). Количество воз-
духа, необходимого для полного
окисления органического вещества
осадка, находят из его элементарно-
го состава.
Методы материального, теплово-
го и гидравлического расчета процес-
сов сжигания осадка в печах с кипя-
щим слоем приведены в РТМ 26-01 -
53-72 (Ленниихиммаш, 1972).
На рис. 8.10 показан схема уста-
новки с печью кипящего слоя по эк-
спериментальному проекту Союзво-
доканалпроекта. Обезвоженный оса-
док с влажностью 60—75 % транспор-
тером подается через загрузочный
бункер и шнековый питатель в печь.
Проходя топочную камеру, темпера-
тура в которой 900—1000 °C, осадок
подсушивается и рассредоточивается
в кипящем слое, где происходит его
интенсивное перемешивание с рас-
каленным кварцевым песком, а так-
же измельчение агломератов осадка,
мгновенное испарение влаги, выде-
ление летучих органических веществ,
сгорание коксового остатка и обжиг
минеральной части.
Весь процесс вследствие интен-
сивного массо- и теплообмена длит-
ся не более 1—2 мин. Летучая часть
горючей массы осадка полностью
выгорает над кипящим слоем, в ре-
зультате чего температура газа повы-
шается.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
25
Рис. 8.10. Схема сжигания осадков в печи кипящего слоя:
7 — транспортер ленточный; 2 — бункер загрузки осадка; 3 — питатель шнековый; 4 — печь
КС; 5 — рекуператор; 6 — воздуходувка, 7 — пылеуловитель мокрый; 8 — дымосос; 9 — труба
дымовая; 10— золовая емкость; 11 — насос перекачки золовой воды; 12 — вентилятор; 75-
питатель шлюзовый; 14 — бункер для песка; 75 — заслонка; 16 — разгрузитель циклонный, 77-
бункер выгрузки золы; 18 — горелка газовая; 19— газорегуляторная установка; 20 — бункер-
дозатор, 21 — воздуховод; 22— трубопровод топливного газа; 23— водопровод; 24— золопровод,
25 — канализационный трубопровод
Первоначальная загрузка и после-
дующее поддержание заданного уров-
ня песка на решетке осуществляется
через шлюзовый питатель. Песок (при
необходимости его замены) может
выгружаться снизу решетки через
специальный шлюзовый затвор.
Мелкая зола и пыль выносятся из
печи с потоком отходящих газов,
которые поступают в рекуператор
(воздухоподогреватель). Для снижения
температуры дымовых газов до 900 °C
перед входом в рекуператор предус-
матривается принудительная подача
холодного воздуха, количество кото-
рого регулируется системой автома-
тики. Нагнетаемый под давлением
воздух проходит в межтрубном про-
странстве рекуператора и переме-
щается по принципу перекрестного
423
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
противотока, для чего межтрубное
пространство рекуператора по высо-
те разделено перегородками.
Нагретый воздух, проходя через
решетку печи КС с расчетной скорос-
тью, обеспечивает псевдоожижение
слоя и поддержание в нем необходи-
мой температуры горения. В том слу-
чае, когда собственной теплоты сго-
рания органической части осадка не-
достаточно для поддержания процесса
горения, в печь через боковые горел-
ки вводится дополнительное топливо.
Для первоначального розжига
печи, а также постоянной подсветки
(в целях обеспечения устойчивости
процесса сжигания) устанавливают-
ся две—три газовоздушные горелки
низкого давления.
Запыленные дымовые газы, ох-
лажденные в рекуператоре, направ-
ляются на мокрую пылеочистку, где
освобождаются от золы и пыли и вы-
брасываются в атмосферу. Очистку ды-
мовых газов осуществляют в пылеуло-
вителях ПВМ конструкции ЦНИИ-
Промзданий. Однако возможно приме-
нение пылеуловителей других типов.
Техническая характеристика печи КС
(экспериментальный проект
Союзводоканалпроекта)
Температура воздуха и газов, вС:
на входе в печь........... 600—700
в кипящем слое........ 650—750
в топочной камере
над кипящим слоем.... 900—1000
Нагрузка по испаряемой влаге
на 1 м3 объема печи, кг/ч..60—100
Унос золы с отходящими
газами, %..................... 80—100
Рабочая скорость воздуха, отне-
сенная к площади решетки, м/с... 1,2—2
Удельные расходы
на 1 кг испаряемой влаги:
тепла, МДж....................4—4,6
электроэнергии, кВтч....0,04—0,05
К недостаткам печей кипящего
слоя относятся большая запыленность
уходящих газов и необходимость уст-
ройства рекуператоров; к достоин-
ствам — отсутствие движущегося ме-
ханизма в высокотемпературной
зоне, достаточная интенсивность про-
цесса, компактность установок, сжи-
гание осадков с большим диапазоном
влажности, возможность размещения
установки на открытом воздухе, бы-
стрые запуск и остановка печи.
Установки с многоподовыми пе-
чами, Принципиальная схема уста-
новки с многоподовой печью (МП)
приведена на рис. 8.11. Корпусом печи
является вертикальный стальной ци-
линдр диаметром 6—8 м, футерован-
ный изнутри огнеупорным кирпичом
или жаропрочным бетоном. Топоч-
ное пространство печи делится по
высоте на семь—девять горизонталь-
ных огнеупорных подов. Через центр
печи проходит вертикальный враща-
ющийся вал, на котором радиально
укреплены горизонтальные фермы
гребковых устройств, отлитые из жа-
ропрочного чугуна. Каждый под име-
ет пересыпные отверстия, располо-
женные у одного пода на периферии,
а у другого, нижележащего, — в цен-
тральной части.
Осадок подается транспортером
через загрузочный люк в верхнюю
камеру печи, перемещается гребка-
ми к пересыпному отверстию, сбра-
сывается на нижележащий под, вновь
перемещается и т.д. Таким образом
обеспечивается непрерывное движе-
ние массы осадка навстречу горячим
топочным газам. Применение гребко-
вых механизмов для перемешивания
и измельчения осадков способствует
интенсификации процессов сушки и
горения. Вертикальный вал и фермы
424
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
гребковых механизмов выполняются
полыми и охлаждаются воздухом,
подаваемым вентилятором. Часть это-
го воздуха по специальному воздухо-
воду подается в зону охлаждения золы
и далее в зону сжигания осадка.
Рис. 8.11. Схема сжигания осадков в многоподовой печи:
/ — транспортер ленточный; 2 — бункер загрузки осадка; 3 — питатель шнековый, 4 — много-
подовая печь; 5 — наружная топка; 6 — дутьевой вентилятор; 7 — вал печи; 8 — вентилятор
охлаждения; 9 — труба атмосферная; 10 — рециркуляционный трубопровод; 11 — пылеулови-
тель мокрый; 12 — дымосос; 13 — труба дымовая; 14 — золовая емкость; 15 — насос перекачки
золовой воды; 16 — вентилятор пневмотранспорта; 17— питатель шлюзовый, 18 — разгрузитель
циклонный, 19 — бункер выгрузки золы; 20— газорегуляторная установка; 21— трубопровод
топливного газа; 22 — водопровод, 23 — золопровод; 24 — канализационный трубопровод;
25 — воздуховод
425
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
Многоподовые печи работают с
подачей примерно 50 % избыточного
воздуха. Количество подаваемого воз-
духа обычно регулируется автомати-
чески с использованием анализато-
ров кислорода, контролирующих его
концентрацию в дымовых газах.
Верхние камеры печи являются
зоной сушки влажного осадка, где
происходит испарение основной ча-
сти влаги. В средних камерах органи-
ческие вещества осадка сгорают при
температуре 600—900 °C, в нижних
зола охлаждается перед сбросом в
зольный бункер.
Зола из бункеров многоподовой
печи может транспортироваться как
в сухом виде — пневмотранспортом
и периодически на золоотвал, так и
в мокром (см. рис. 8.11) — вместе с
золой пылеуловителя на иловые пло-
щадки.
Встречное движение влажного
осадка и горючих топочных газов в
зоне сушки способствует охлаждению
газов до температуры 250—300 °C.
Газы отводятся в мокрый пылеуло-
витель и дымососом выбрасываются
в атмосферу.
Для розжига, а также поддержа-
ния устойчивой работы печь снабже-
на тремя—четырьмя выносными топ-
ками, оборудованными горелками с
принудительной подачей воздуха.
Летучие вещества на ранних стациях
сушки почти отсутствуют. Интенсивное
их выделение происходит в непосред-
ственной близости от зоны горения
основной массы осадка, где они успе-
вают сгореть практически полностью.
По зарубежным данным, при нормаль-
ной эксплуатации печи дымовые газы
почти не имеют неприятных запахов.
В случае необходимости влажный
газ после зоны сушки можно дезодо-
426
рировать с применением специальной
камеры дожигания, устанавливаемой
или отдельно, или в самой печи.
К достоинствам многоподовых
печей относятся возможность обра-
ботки (сушки и сжигания) как осад-
ков первичных и вторичных отстой-
ников, так и отбросов с решеток,
всплывающих веществ из отстойни-
ков и нефтеловушек, загрязненного
песка из песколовок и других про-
мышленных отходов. Многоподовые
печи отличаются простотой обслужи-
вания, а также надежностью и ус-
тойчивостью работы при значитель-
ных колебаниях количества и каче-
ства обрабатываемых осадков. Отме-
чается небольшой унос пыли в ат-
мосферу при работе печей. Печи мо-
гут устанавливаться на открытом воз-
духе.
К недостаткам многоподовых пе-
чей относятся сравнительно высокая
строительная стоимость, большие
габариты, наличие вращающихся
механизмов в высокотемпературной
зоне, частый выход из строя гребко-
вых устройств.
Техническая характеристика
многоподовой печи
(экспериментальный проект
Союзводоканалпроекта)
Температура воздуха и газов, вС:
на входе в печь..............200
в зоне охлаждения золы.......300
в зоне горения.......... 800—950
в зоне сушки............ 250—350
Нагрузка по испаряемой
влаге на 1 м3 объема
сушильной зоны, кг/ч.............60
Унос золы с отходящими
газами, %.......................5—8
Удельный расход на 1 кг
испаряемой влаги:
тепла, МДж................3,8—4,8
электроэнергии, кВт-ч...0,03—0,04
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Установки с барабанными враща-
ющимися печами. Барабанные враща-
ющиеся печи изготовляются серий-
но и широко применяются в различ-
ных отраслях промышленности. Наи-
большее распространение барабан-
ные печи получили при обжиге це-
ментного клинкера и керамзита. За
рубежом барабанные печи использу-
ют в основном для сжигания осадков
в смеси с городским мусором.
На рис. 8.12 показана схема уста-
новки барабанной вращающейся печи
(экспериментальный проект Союзво-
доканалпроекта). Барабан устанавли-
вается с уклоном 2—4° в сторону вы-
носной топки. Последняя имеет ци-
линдрическую форму, футерована
шамотным кирпичом и оборудована
газомазутными горелками. Топка от-
катная (на рельсах), что позволяет
ремонтировать барабан и заменять
футеровку. Обезвоженный осадок за-
гружается с противоположного от
топки конца барабана.
По мере продвижения через зону
сушки и зону сгорания в барабане
осадок подсушивается, а затем сго-
рает с выделением тепла. Горячая зола
высыпается через отверстие в топоч-
ной камере и поступает в воздушный
охладитель, откуда пневмотранспор-
тером подается в приемный бункер и
далее вывозится на золоотвал.
Рис. 8.12. Схема сжигания осадков во вращающейся печи:
1 — топка откатная; 2 — печь вращающаяся; 3 — насадка лопастная; 4 — насадка приемно-
винтовая; 5— камера дожигания; 6 — питатель шнековый; 7 — транспортер ленточный; 8 —
бункер загрузки осадка; 9 — пылеуловитель мокрый; 10— дымосос; 11 — труба дымовая;
12 — золовая емкость; 13 — насос перекачки золовой воды; 14 — вентилятор пневмотранспор-
та; 15 — бункер выгрузки золы; 16 — разгрузитель циклонный; 17 — воздуходувки; 18 — аэро-
охладитель; 19 — питатель шлюзовый; 20 — вентилятор дутьевой; 21— газорегуляторная уста-
новка; 22 — газопровод; 23 — водопровод; 24 — золопровод; 25 — канализационный трубопро-
вод; 26 — воздухопровод
427
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
Если зола используется как при-
садка к реагенту, то она транспорти-
руется в цех механического обезво-
живания осадка.
Нагретый воздух после охлажде-
ния золы до 100 °C поступает в топоч-
ную камеру для использования при
горении.
С отходящими газами выносятся
мелкая пыль, а также летучие орга-
нические вещества, выделяющиеся в
зоне сушки.
Дожигание летучих веществ и де-
зодорацию газов при необходимости
можно осуществлять в специальном
отсеке загрузочной камеры. Унос золы
с отходящими газами невелик и со-
ставляет не более 10 %, поэтому газы
могут очищаться как в групповых
циклонах, так и в пылеуловителях
ПВМ конструкции ЦНИИпромзда-
ний.
В зоне сушки температура отходя-
щих газов 200—220 ”С, влажность
осадка при этом снижается с 65—80 %
до 30-40 %.
В зоне сжигания, длина которой
обычно не превышает 8—12 м, тем-
пература достигает 900—1000 °C.
Барабан в зоне сжигания футеру-
ется огнеупорным кирпичом, кото-
рый на 4—6 м заходит в зону сушки.
Последняя оборудована специальны-
ми насадками, служащими для дроб-
ления и перемешивания осадка в про-
цессе сушки. Толщину футеровки из
шамотного кирпича обычно прини-
мают 230 мм.
Техническая характеристика
барабанной печи
Температура воздуха и газов, °C.
на входе в печь............10—20
в зоне охлаждения золы....90—100
в зоне горения......... 900—1000
на выходе из печи....... 200—280
428
Нагрузка по испаряемой
влаге в зоне сушки
на I м3 объема печи, кг/ч.....55—60
Унос золы с отходящими
газами, %.....................8—10
Удельный расход на 1 кг
испаряемой влаги:
тепла, МДж..................4—4,8
электроэнергии, кВтч....0,03—0,04
К достоинствам барабанных печей
относятся малый вынос тепла и не-
большая запыленность отходящих га-
зов; возможность обрабатывать осад-
ки с высокой зольностью и большой
влажностью; возможность установки
вращающейся части печей на откры-
том воздухе (топочная часть и камера
загрузки размешаются обычно в по-
мещениях); наличие серийного завод-
ского их изготовления.
Недостатками барабанных печей
являются громоздкость, большая мас-
са, высокие капитальные затраты, от-
носительная сложность эксплуатации.
На рис. 8.13 приведена принципи-
альная схема обработки и сжигания
городских и производственных осад-
ков сточных вод в г. Рур-Дюрене
(ФРГ). Данная установка, построен-
ная фирмой «Лурги», эксплуатирует-
ся с 1974 г, причем 40 % от общего
количества осадков составляют осад-
ки города и 60 % — промышленных
предприятий.
Вначале, по старой схеме, осад-
ки из первичных отстойников вместе
с избыточным активным илом уплот-
нялись в отстойнике. При этом кон-
центрация сухих веществ в осадках
увеличилась с 2—3 % до 4—6 %. Пос-
ле обезвоживания на декантировоч-
ных центрифугах с добавкой полиме-
ров концентрация сухих веществ в
осадках повысилась до 24—26 %. С та-
кой концентрацией осадки сжигались
в печи с кипящим слоем.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 8.13. Схема сжигания осадков в г. Рур-Дюрене (ФРГ):
1 — уплотнитель; 2 — насосная установка; 3 — термонагрсватель; 4 — флокулянт; 5 — центри-
фуга; 6 — сушилка; 7 — печь с кипящим слоем; 8 — топка; 9 — воздуходувка; 10 — котел с
масляным теплоносителем; 11 — мокрый скруббер; 12 — вентилятор; 13 — дымовая труба; 14 —
кек; 15 — фугат; 16 — иловая вода; 17 — отвод на очистные сооружения; 18 — промывная вода
В дальнейшем, при более высоких
требованиях к очистке стоков, очист-
ная станция была расширена за счет
дополнительных сооружений биоло-
гической очистки, что привело к зна-
чительному увеличению избыточно-
го активного ила, понижению кон-
центрации обезвоженных осадков и
повышению расхода тепловой энер-
гии при сжигании их.
В результате новых поисков в схе-
ме обработки осадков были введены
изменения, позволившие лучше ис-
пользовать тепловую энергию на очи-
стной станции. За счет использования
отходящего тепла уплотненные осад-
ки подогревались до 60—70 вС, бла-
годаря чему не только была достиг-
нута экономия флокулянта на 50 %,
но и повысилась концентрация осад-
ков на 4—5 %. Кроме того, до рекон-
струкции отходящие газы удалялись
из печи при температуре 650 °C, те-
перь же, благодаря введению в схему
котла с масляным теплоносителем и
отдельной сушилки, отходящие газы
используются с перепадом темпера-
туры от 650 до 200 °C. Это дало зна-
чительную экономию тепла, равную
1,8 Гкал/ч. Введение в схему отдель-
ной сушилки повысило содержание
сухих веществ в осадке с 28—30 (после
обезвоживания) до 40 % (после суш-
ки), что позволило обеспечить рабо-
ту печи с кипящим слоем без затрат
дополнительного топлива.
Таким образом, отдельная сушка
осадка обеспечивалась теплом масля-
ного теплоносителя, замкнутым в
цикл, при температуре на входе в
сушилку 240—250 °C. При этом испа-
ряющаяся в сушилке вода от осадка
в виде вторичного пара используется
для подогрева уплотненного осадка до
60-70 вС.
На рис. 8.14 приведена другая схе-
ма сжигания осадков, осуществлен-
ная также фирмой «Лурги» в южной
Африке (г. Сасол). Здесь избыточный
активный ил в количестве 600 м3 в
1 ч после флотационного уплотнения
сгущается с 99,4—99,1 % до влажнос-
ти 98—97,5 %. Затем совместно с осад-
ками из первичных отстойников он
429
Глава 8. Утилизация осадков сточных вод канализационных систем
обезвоживается на восьми центрифу-
гах S-51 с диаметром брарабанов
1400 мм до влажности 90—92 %.
После обезвоживания и предвари-
тельной сушки осадки сточных вод
сжигаются в четырех многоподовых
печах производительностью по 15 т/ч.
Предварительная сушка осуществля-
ется газами после сжигания при тем-
пературе 250—350 °C. Очистка отходя-
щих газов от пылевых частиц произ-
водится в мокром скруббере, после
чего охлажденные газы удаляются
через дымовую трубу.
Рис. 8.14. Схема сжигания осадков в г. Сасол (ЮАР):
1 — активный ил; 2 — флотатор; 3 — отстойник-уплотнитель; 4 — насосная установка;
5 — флокулянт; 6 — центрифуга; 7 — стушенный осадок; 8 — сушилка и многоподовая печь,
9 — топка, 10 — мокрый скруббер; 11 — дымоотсосный вентилятор, 12 — дымовая труба, 13 —
промывная вода, 14 — фугат; 15 — иловая вода; 16 — отвод на очистные сооружения; 17 —
мазут; 18 — воздух
На рис. 8.15 приведена схема об-
работки и сжигания городских осад-
ков на очистной станции г. Франк-
фурт-на-Майне (ФРГ). Производи-
тельность очистной станции после
расширения составляет примерно
1500 тыс. м3 сточной воды в сутки.
Общее количество осадков из первич-
ных отстойников и избыточного ак-
тивного ила после уплотнения при-
близительно равно 7000 м3 в сутки при
концентрации 3—4 % сухих веществ.
Согласно схеме сырой осадок и
избыточный активный ил после уп-
лотнения в радиальных отстойниках
до концентрации 3—4 % поступают в
подогреватель, где осадки нагревают-
430
ся до температуры 60 °C, используя
для этого отходящее тепло от систе-
мы сжигания. Подогрев осадка облег-
чает обезвоживание его в центрифу-
гах и позволяет сократить расход фло-
кулянта до 50 %. После обезвожива-
ния в шести центрифугах до концент-
рации 25—30 % осадки подвергаются
предварительной сушке и сжиганию.
Эти две важнейшие операции
производятся в одном комбинирован-
ном агрегате, где многоподовая су-
шилка (сверху) совмещена с зоной
кипящего слоя для сжигания осадков
(внизу). Отходящие газы от сжигания
с температурой 850 °C утилизируют-
ся в котле с масляным теплоносите-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
лем, откуда тепло при t = 550 °C рас-
ходуется для разогрева печи, а при
t = 180°С — для электростатического
обеспыливания газа. Дополнительная
промывка газов и освобождение их от
вредных веществ производятся в
скруббере.
В соответствии с повышенными
требованиями органов санитарного
надзора газ после электрофильтра и
скруббера дополнительно подогрева-
ется до t = 105 °C, что также обеспе-
чивает лучшее рассеивание дымовых
газов в атмосфере.
Установки с циклонными печами.
Циклонные печи применяются для
сжигания в распыленном состоянии
жидких или мелкодисперсных сухих
материалов. Сжигание обезвоженных
осадков из-за технических трудностей
при их распылении в цилиндричес-
кой камере печи пока не получило
распространения. Однако это не ис-
ключает принципиальной возможно-
сти применения циклонных печей для
этих целей. Поскольку сжигание осад-
ков в жидком виде экономически не-
целесообразно, они перед подачей в
циклонную печь должны подвергать-
ся предварительной сушке и тщатель-
ному измельчению. Термическая суш-
ка может осуществляться в сушилках
со встречными струями.
Наиболее эффективными являют-
ся установки для сжигания осадка с
использованием выходящих из цик-
лонной печи топочных газов для суш-
ки осадка. Такая установка включает
сушильный аппарат, измельчитель
осадка, циклонную печь, камеры де-
зодорации газов, мокрую пылеочист-
ку, дымосос, дымовую трубу.
Рис. 8.15. Схема сжигания осадков в г. Франкфурт-на-Майне (ФРГ):
1 — отстойник-уплотнитель; 2 — насосная установка; 3 — подогреватель; 4 — центрифуга;
5 — флокулянт; 6 — многоподовая сушилка с зоной кипящего слоя для сжигания; 7 — пусковая
горелка; 8 — котел с масляным теплоносителем; 9 — электрофильтр, 10 — мокрый скруббер;
11 — подогреватель, 12 — узел подогрева; 13 — дымовая труба; 14 — кек; 15 — фугат,
16 — иловая вода; 17 — отвод на очистные сооружения; 18 — мазут; 19 — воздух; 20 — зола;
21 — воздух; 22 — зола; 23 — промывная вода
431
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
ГЛАВА 9
УТИЛИЗАЦИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ
В настоящее время в городах и по-
селках городского типа России еже-
годно образуется около 150 млн. м3
(30 млн. т) твердых бытовых отходов. По
прогнозам к 2006 г. ежегодное накопле-
ние твердых бытовых отходов (ТБО) в
России возрастет до 200 млн. м3.
Твердые бытовые отходы образу-
ются при разнообразной деятельнос-
ти людей в условиях жилья, учреж-
дений и подразделений различного
профиля (административно-управ-
ленческого, образовательного, меди-
цинского, культурно-просветитель-
ного, спортивного и т.п.), пунктов
общественного питания, улиц, обще-
ственного транспорта, мест отдыха и
т.п. Весьма значительные и возраста-
ющие год от года массы образующих-
ся ТБО обостряют санитарно-эпиде-
миологическую обстановку населен-
ных пунктов и отрицательно сказы-
ваются на состоянии их атмосферы,
гидросферы и литосферы.
Ориентировочные нормы накопления ТБО
Таблица 9.1
Классификация жилищного фонда Нормы накопления ТБО на 1 человека Средняя плотность, кг/м3
кг/год м3/год
Жилые дома благоустроенные: при отборе пищевых отходов без отбора пищевых отходов неблагоустроенные: без отбора пищевых отходов 180—200 210—225 350—450 0,9—1,0 1,0-1,1 1,2—1,5 190—200 200—220 300
Жидкие отходы из непроницаемых выгребов нсканализованных домов — 2,0—3,25 1000
Общая норма накопления ТБО по благоустроенным жилым и общественным зданиям для городов с населением более 100 тые. чел 260—280 1,4—1,5 190
То же, с учетом всех арендаторов 280—300 1,5—1,55 200
Примечание. Под благоустроенными жилыми домами подразумеваются дома с газом, центральным отоплением, водопроводом, канализацией; под неблагоустроенными —дома с мест- ным отоплением на твердом топливе, без канализации; под общественными зданиями — детские сады, ясли, школы, вузы, столовые, магазины, зрелищные и спортивные сооружения.
432
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
В табл. 9.1 и 9.2 приведены ориен-
тировочные нормы накопления ТБО,
которые используются для укрупнен-
ных расчетов и планирования меро-
приятий по складированию, вывозу
и утилизации отходов.
Каждый регион имеет свои осо-
бенности по нормам накопления и
может устанавливать более соответ-
ствующие данному региону нормы
накопления ТБО. Например, в г. Мос-
кве в соответствии с постановлени-
ем № 1219-П от 3 ноября 1998 года
утверждены нормы накопления ТБО
от предприятий й организаций г. Мос-
квы, которые приведены в табл. 9.3.
Таблица 9.2
Ориентировочные нормы на накопления ТБО от отдельно стоящих
объектов общественного назначения
Объект образования отходов Расчетная единица Норма накопления Плотность, кг/м3
кг/год м3/год
Гостиница на 1 место 120 1 120
Детский сад, ясли на 1 место 95 0,5 200
Школа, техникум, институт на 1 учащегося 24 0,12 200
Театр, кинотеатр на 1 место 30 0,2 150
Учреждение на 1 сотрудника 100 1,1 80—100
Продовольственный магазин на 1 м2 торговой площади 80—160 0,8—1,5 100—110
Промтоварный магазин на 1 м2 торговой площади 50—150 0,5—1,3 100—110
Рынок на 1 м2 торговой площади 35 0,35 100
Санатории, пансионаты, дома отдыха на 1 место 380 2 190
Вокзалы, автовокзалы, аэропорты на 1 м2 площади 125 0,5 250
Таблица 9.3
Нормы накопления твердых бытовых отходов
от предприятий и организаций г. Москвы
№ п/п Наименование объекта (ед. изм ) Среднегодовая норма накопления отходов,ед измерения При плотности кг/куб. м
кг куб м
1 2 3 4 5
I Предприятия торговли
1 Продовольственный магазин (на 1 кв м торговой площади) 348 1,74 200
2 Универсам (на 1 кв. м торговой площади) 252 1,40 180
3 Павильон (на 1 кв. м торговой площади) 570 2,85 200
4 Лоток (на 1 торговое место) 680 3,40 200
5 Палатка, киоск (на 1 кв. м торговой площади) 866 5.09 170
6 Торговля с машин (на 1 торговое место) 849 5,30 160 433
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
Продолжение табл. 9.3
1 2 3 4 5
7 Промтоварный магазин (на 1 кв. м торговой площади) 139 0,77 180
8 Хозтовары (на 1 кв. м торговой площади) 206 1,29 160
9 Супермаркет (универмаг) (на 1 кв. м торговой площади) 157 0,87 180
10 Рынки продовольственные (на 1 кв. м общей площади) 363 1,21 300
11 Ярмарки промтоварные (на 1 кв. м общей площади) 276 0,99 280
И. Административные здания, учреждения, конторы
1 Научно-исследовательские, про- ектные институты и конструк- торские бюро (на 1 сотрудника) 156 1,42 ПО
2 Сбербанки, банки (на 1 сотрудника) 75 0,62 120
3 Отделения связи (на 1 сотрудника) 104 0,95 ПО
4 Административные и другие учреждения, офисы (на 1 сотрудника) 131 1,19 ПО
III. Медицинские учреждения
1 Аптеки (на 1 кв. м торговой площади) 48 0,44 ПО
2 Больницы (на 1 койку) 402 2,01 200
3 Поликлиники (на 1 посещение) 12 0,07 170
4 Санатории, пансионаты (на 1 койку) 169 1,00 170
IV. Автотранспортные предприятия
1 Автомастерские (на 1 машино-место) 46 0,22 210
2 Автозаправочные станции (на 1 машино-место) 23 0,11 200
3 Автостоянки и парковки (на 1 машино-место) 23 0,11 200
4 Гаражи (на 1 машино-место) 22 0,16 140
V. Дошкольные и учебные заведения
1 Ясли, детские сады (на 1 место) 80 0,40 200
2 Школы, лицеи, профессиональ- но-технические училища (на 1 учащегося) 24 0,12 200
3 Техникумы, высшие учебные заведения (на 1 студента) 22 0,11 200
4 Дома-интернаты (на 1 учащегося) 215 1,13 190
434
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Продолжение табл. 9.3
1 2 3 1 4~ 5
VI. Предприятия службы быта
1 Ремонт бытовой, радио- и ком- пьютерной техники (на 1 кв. м общей площади) 15 0,07 210
2 Ремонт и пошив одежды (на 1 кв. м общей площади) 23 0, 13 180
3 Химчистки и прачечные (на 1 кв. м общей площади) 20 0,19 105
4 Парикмахерские и косметиче- ские салоны (на 1 посадочное место) 32 0,23 140
5 Гостиницы (на 1 место) 192 1.13 170
6 Общежития (на 1 место) 215 1,13 190
7 Предприятия общественного питания (кафе, рестораны, бары, закусочные и т.п.) (на 1 место) 307 0,73 420
VII. Культурно-спортивные учреждения
1 Клубы, кинотеатры, концертные залы, театры, библиотеки (на 1 место) 27 0,18 150
2 Спортивные арены, стадионы (на 1 место) 43 0,26 170
Железнодорожные и автовокза- лы, аэропорты, речные порты (на 1 пассажира) 145 0,80 180
Морфологический состав. ТБО по
морфологическому признаку подраз-
деляются на компоненты: бумагу,
картон; пищевые отходы; дерево;
металл (черный и цветной); текстиль;
кости; стекло; кожу, резину; камни;
полимерные материалы; прочие (не-
классифицируемые фракции); отсев
менее 15 мм (табл. 9.4). По единой
методике, принятой Европейскими
странами, при необходимости добав-
ляется компонент «садовые отходы».
Для решения вопроса о целесооб-
разности использования утильных
компонентов ТБО проводят более
подробный анализ состава отходов,
дифференцируя бумагу на условно
чистую (утильную) и загрязненную;
металл — на изделия из железа и кон-
сервные банки; пластмассу — на упа-
ковочную и изделия из пластмасс.
Сезонные изменения состава ТБО
характеризуются увеличением содер-
жания пищевых отходов с 20—25 %
весной до 40—55 % осенью, что свя-
зано с большим употреблением ово-
щей и фруктов в рационе питания
(особенно в городах южной зоны).
Зимой и осенью сокращается содер-
жание мелкого отсева (уличного сме-
та) с 20 до 7 % в городах южной зоны
и с 11 до 5 % в средней зоне.
Ориентировочный морфологичес-
кий и фракционный состав ТБО при-
веден в табл. 9.5.
Основная масса ТБО вывозится на
полигоны (свалки), которые являют-
ся источником загрязнения почвы,
435
Глава 9. Утилизация твердых бытовыхотходов
грунтовых вод и атмосферы. На свал-
ках безвозвратно теряется огромная
масса ценных веществ и компонен-
тов, содержащихся в ТБО, в том чис-
ле солей азота, фосфора, калия и
кальция, являющихся основными
удобрительными элементами органи-
ческих и минеральных удобрений.
Таблица 9.4
Морфологический состав ТБО для разных климатических зон, % по массе
Компонент Слиматическая зона
средняя южная северная
Пищевые отходы 35—45 40—49 32—39
Бумага, картон 32—35 22—30 26—35
Дерево 1—2 1—2 2—5
Черный металлолом 3—4 2—3 3—4
Цветной металлолом 0,5—1,5 0,5—1,5 0,5—1,5
Текстиль 3—5 3—5 4—6
Кости 1—2 1—2 1—2
Стекло 2—3 2—3 4—6
Кожа, резина 0,5—1 1 2—3
Камни, штукатурка 0,5—1 1 1—3
Пластмасса 3—4 3—6 3—4
Прочее 1—2 3—4 1—2
Отсев (менее 15 мм) 5—7 6—8 4—6
Таблица 9.5
Ориентировочный морфологический и фракционный
состав ТБО, % по массе
Компонент Размер фракций, мм
более 250 150—250 100—150 50—100 менее 50
Пищевые отходы — 0—1 2—10 7—12,6 17—21
Картон, бумага 3—8 8—10 9—11 7—8 2—5
Дерево 0,5 0—0,5 0—0,5 0,5 0—0,5
Металл — 0,1 0,5—1 0,8—1,6 О,3—О,5
Текстиль 0,2—1,3 1—1,5 0,5—1 0,3—0,8 0—0,6
Кости — — — 0,3—0,5 0,5—0,9
Стекло 0—0.3 0,3—1 1—2 1—1,6
Кожа, резина — 0 — 1 0,5—2 0,5—1,5 —
Камни, штукатурка — — 0,2—1 0,5—1,8 0,5—2
Пластмасса 0—0,2 0,5—1 1—2,2 1—2,5 0,2—0,5
Прочее 0—0,3 0,2—0,6 0—0,5 0—0,4 0—0,5
Отсев (менее 15 мм) — — — — 4—6
Всего 133 22,1 253 323
Для охраны водных ресурсов, за-
щиты окружающей природной среды,
а также для утилизации содержащихся
в ТБО ценных веществ и компонен-
тов в мировой и отечественной прак-
тике ведется разработка и широкое
436
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
внедрение различных технологий ме-
ханизированного обезвреживания и
переработки ТБО.
Выбор метода обезвреживания и
переработки ТБО для конкретного
города (региона) определяется необ-
ходимостью, в первую очередь, оп-
тимального решения проблем, связан-
ных с охраной окружающей среды и
здоровьем населения. При этом учи-
тывается экономическая эффектив-
ность и рациональное использование
земельных ресурсов. Капитальные вло-
жения, в свою очередь, зависят от
многих факторов, индивидуальных для
конкретного города или региона.
В мировой практике известно бо-
лее 20 методов обезвреживания и
утилизации ТБО. Методы обезврежи-
вания и переработки ТБО по конеч-
ной цели делятся на ликвидацион-
ные (решающие в основном сани-
тарно-гигиенические задачи) и ути-
лизационные (решающие и задачи
экономики — использование вто-
ричных ресурсов); по технологичес-
кому принципу — на биологичес-
кие, термические, химические, ме-
ханические, смешанные. Большин-
ство этих методов не нашли сколь-
ко-нибудь значительного распрост-
ранения в связи с их технологичес-
кой сложностью и сравнительно вы-
сокой себестоимостью переработки
ТБО.
Наибольшее практическое рас-
пространение в мировой практике по-
лучили следующие экономически и
экологически наиболее оправданные
методы:
— складирование на полигоне
(свалке);
— сжигание;
— аэробное биотермическое ком-
постирование;
— комплекс компостирования и
сжигания (или пиролиза) некомпос-
тируемых фракций.
Остановимся кратко на этих ме-
тодах.
Полигон ТБО — наиболее простое
и дешевое сооружение — устраивают
там, где основанием могут служить
глины и тяжелые суглинки. Там, где
это невозможно, приходится устраи-
вать специальное водонепроницаемое
основание, что приводит к существен-
ным дополнительным затратам, но
кардинально не решает проблему. Пло-
щадь земельного участка выбирается с
условием срока его эксплуатации 15—
20 лет. Находить площади в 40—200 га
вблизи крупных городов становится все
труднее, и это заставляет искать иные
методы обезвреживания ТБО. С эколо-
гической точки зрения следует отме-
тить, что полигон наряду с фильтра-
том, загрязняющим водоисточники,
выбрасывает в атмосферу метан и дру-
гие токсичные газы, что не только заг-
рязняет воздух вблизи полигона, но, по
последним исследованиям, и отрица-
тельно влияет на озоновый слой земли.
При захоронении на полигоне теряют-
ся все ценные вещества и компоненты
ТБО. Однако с учетом невысоких (по
сравнению с заводами) капзатрат по-
лигон еще многие годы будет оставать-
ся самым распространенным методом
обезвреживания ТБО.
Мусоросжигательные заводы по-
лучили значительное распростране-
ние в странах с высокой плотностью
населения и большим дефицитом
свободных площадей (ФРГ, Япония,
Швейцария, Бельгия и др.). Главный
недостаток мусоросжигательных заво-
дов — трудность очистки выходящих
в атмосферу газов от вредных приме-
сей, особенно от диоксинов. Кроме
437
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
того, эти заводы превосходят мусо-
роперерабатывающие заводы по ка-
питальным и эксплуатационным за-
тратам. Увеличение содержания в ТБО
полимерных материалов приводит к
увеличению концентрации вредных
выбросов в выходящих газах. Для сни-
жения экологической опасности му-
соросжигательного завода приходит-
ся предусматривать вторую и третью
ступень очистки отходящих газов, что
еще больше увеличивает капитальные
затраты. Сложной задачей при эксп-
луатации таких заводов является, на-
ряду с очисткой отходящих газов,
утилизация или захоронение остаю-
щихся после сжигания (до 30 % от
сухой массы ТБО) токсичной золы и
шлака.
Следует отметить, что практичес-
ки все мусоросжигательные заводы
оснащены оборудованием для утили-
зации тепла. На всех заводах произ-
водится извлечение в качестве вто-
ричного сырья черного металлолома.
Оптимальными условиями стро-
ительства завода по сжиганию ТБО с
утилизацией тепловой энергии могут
быть:
обеспечение гарантированными
круглосуточными и круглогодичны-
ми потребителями тепловой энергии
в комплексе с подстраховывающей
ТЭЦ или котельной (если потреби-
тель не допускает временных перебо-
ев подачи тепловой энергии);
размещение завода в пределах го-
родской застройки (в промзоне) на
расстоянии до 0,5 км от врезки в су-
ществующий теплопровод;
наличие шлакоотвала или потре-
бителя шлака в качестве вторичного
сырья не далее 10 км от завода;
численность обслуживаемого на-
селения не менее 350 тыс. чел.
438
На мусоросжигательных заводах
возможен прием, кроме ТБО, отхо-
дов медицинских учреждений. Прак-
тически все действующие в странах
СНГ мусоросжигательные заводы ос-
нащены импортным оборудованием.
Организация серийного производства
отечественного оборудования долж-
на привести к некоторому снижению
стоимости этих заводов.
Мусороперерабатывающие заводы,
работающие по технологии аэробно-
го биотермического компостирова-
ния, эксплуатируются во многих ев-
ропейских странах (Франции, Ита-
лии, Германии, Нидерландах и др.),
а также крупных городах СНГ (Санкт-
Петербурге, Нижнем Новгороде,
Тольятти, Минске, Ташкенте, Тби-
лиси, Алма-Ате, Баку и др.). При этой
технологии ТБО вступают в есте-
ственный круговорот веществ в при-
роде, обезвреживаются и превраща-
ются в компост — ценное органичес-
кое удобрение, используемое, напри-
мер, для городского озеленения или
в качестве биотоплива для теплиц. В
процессе переработки создаются ус-
ловия, губительно действующие на
большинство болезнетворных микро-
организмов, яйца гельминтов, личин-
ки мух. Технологические мероприя-
тия позволяют нормализовать содер-
жание в компосте микроэлементов,
в том числе солей тяжелых металлов.
Из ТБО извлекается лом черных и
цветных металлов. Эти заводы осна-
щаются комплектом специального
оборудования: сепараторами черного
и цветного металла, стекла, пласт-
массы, а также грохотами, дробил-
ками и др.
Полный комплект как основно-
го, так и вспомогательного оборудо-
вания мусороперерабатывающих за-
Часть VIII. Технологические решения по утилизаций твердых отходов
водов серийно выпускается отече-
ственной промышленностью.
Оптимальными условиями стро-
ительства завода по механизирован-
ной переработке ТБО в компост яв-
ляются:
наличие гарантированных потре-
бителей компоста — органического
удобрения или биотоплива — в ради-
усе 20—50 км;
численность обслуживаемого на-
селения не менее 100—150 тыс. чел.
При очистке компоста остается 25—
30% некомпостируемых материалов,
которые на комплексных заводах под-
вергаются термической переработке
(сжиганию или пиролизу с получени-
ем тепловой энергии и пирокарбона,
применяемого в металлургии).
В последние годы появилась тех-
нология комплексной сортировки
ТБО с получением высококалорий-
ных топливных гранул. Однако эта тех-
нология связана с проблемой очист-
ки топочных газов.
Сортировка с извлечением балла-
стных (мешающих как компостиро-
ванию, так и сжиганию ТБО), а так-
же утильных фракций внедряется в
настоящее время на всех проектиру-
емых заводах.
Выбор метода обезвреживания
ТБО, типа сооружений, принципиаль-
ной технологической схемы в конкрет-
ном городе зависит от ряда условий:
состава и свойств ТБО;
климатических условий;
потребности в органическом удоб-
рении или тепловой энергии;
экономических и экологических
факторов.
В табл. 9.6 представлены ориенти-
ровочные технико-экономические
показатели рассмотренных техноло-
гий обезвреживания ТБО. Конечно,
эти показатели носят сугубо услов-
ный характер, т.к., например, кап-
затраты зависят от многих местных
факторов: подстилающих грунтов,
наличия в зоне намечаемого строи-
тельства дорог и коммуникаций и др.
Для конкретного города или региона
со своими условиями и своим соста-
вом и свойствами ТБО финансовые
показатели завода могут существен-
но меняться.
Таблица 9.6
Сравнительные технико-экономические и экологические показатели различ-
ных технологий обезвреживания и утилизации ТБО (Производительность
150—300 тыс. т/год, средняя климатическая зона)
Показатель Ед. изме- рения Технология
складирование на полигонах сжигание с утили- зацией тепла компости- рование комплсксн. завод
1 2 3 4 5 6
Удельные капвложе- ния $/1 т ТБО в год 10—50 400—500 150—200 280—350
Удельные эксплуата- ционные затраты S/1 тТБО 3—4 32—40 24—26 30—32
Удельные энергоза- траты кВт-ч/1 т ТБО 5—6 26—50 22—28 26—32
Удельные трудовые затраты раб. день / 1 тТБО 0,05—0,1 0,2—0,4 0,2—0,3 0,3—0,4
439
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
Продолжение табл. 9.6
1 2 3 4 5 6
Удельная занимаемая площадь м71 тТБО в год — 0,25—0,5 0,4—0,6 0,4—0,6
Экологические аспекты
Степень и срок обез- вреживания не менее 20 лет Полное за 1 час За 2 сут. (кроме спор) За 2 сут. (кроме спор)
Наличие отходов производства % от мас- сы ТБО — 18—23 (Зола и шлак) 20—25 неком, пост фракции) 5(балласт) + 5 (зола и шлак)
Загрязнение почвы Загрязнен, терри- тории полигона Практич. нет (толь- ко шлакоотвал) Практич. нет Практич. нет
Загрязнение грунто- вых вод Возможно Нет Нет Нет
Загрязнение атмосфе- ры Нсбольш. воз- можно В пределах норм Пет В пределах норм
Получаемые продукты переработки ТБО
Тепло ГКал/т ТБО — 1,5 — 0,4
Компост % от мас- сы ТБО — — 60 50
Черный металл — — 2 3 3
Цветной металл — — — 1—1,2 1—1,2
В табл. 9.7 представлены ориенти-
ровочные данные (рассчитанные по
опыту проектирования и строитель-
ства отечественных мусороперераба-
тывающих предприятий) по капи-
тальным затратам на строительство
мусороперерабатывающих, мусоро-
сжигательных и комплексных заводов.
9.1. Мусороперерабатывающие
заводы
Основная задача завода по меха-
низированной переработке твердых
бытовых отходов (МПБО) — обез-
вреживание ТБО с целью охраны ок-
ружающей природной среды от за-
грязнений.
Таблица 9.7
Ориентировочные значения стоимости мусороперерабатывающего
предприятия для средней климатической зоны России, млн. $
Наименование предприятия Мусороперерабаты- вающий завод Мусоросжигатель- ный завод Комплексный завод
Размер обслуживаемого города или региона, тыс. жителей (прием ТБО)
320 (64 тыс. т ТБО/год) 12—15 30—40 20—25
500 (100 тыс. т ТБО/год) 15—20 40—50 28—35
650 (130 тыс. т ТБО/год) 20—28 50—60 38—45
1000 (200 тыс. т ТБО/год) 28—38 60—80 45—55
440
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Метод механизированного биотер-
мического компостирования в миро-
вой практике начал применяться в
двадцатые годы, когда была доказана
возможность обезвреживания ТБО за
20—30 суток в аэробных условиях. Пер-
вые промышленные установки были
рассчитаны на небольшую производи-
тельность и не могли решить пробле-
му обезвреживания ТБО крупного или
среднего по величине города.
Разработанные в тридцатые годы
биотермические барабаны преврати-
ли аэробное биотермическое компо-
стирование в широко применяемую
промышленную технологию обезвре-
живания и переработки ТБО.
Биотермические барабаны, в отли-
чие от различного рода неподвижных
биотермических камер, обеспечивают:
— интенсивную, принудительную
аэрацию ТБО, разрушение анаэроб-
ных очагов;
— измельчение и гомогенизацию
компостируемого материала, что при-
водит к увеличению удельной повер-
хности, улучшению водного и воз-
душного режима термофильной мик-
рофлоры;
— естественную инокуляцию све-
жепоступающего материала термо-
фильной и термотолерантной микро-
флорой;
— пассивный первоначальный ра-
зогрев свежепоступающего материала.
Все эти факторы позволили сокра-
тить время экспозиции, необходимое
для предферментации и обезврежи-
вания компостируемого материала с
20—30 до 2—4 суток.
Первые заводы МПБО включали
минимальный набор оборудования:
приемный бункер, оснащенный пла-
стинчатым питателем, биотермичес-
кий барабан, магнитный сепаратор и
грохот. Современные заводы, наряду
с этим, комплектуют дробилками для
компоста, сепараторами цветных ме-
таллов, стекла, полимерной пленки,
грохотами для повторного конт-
рольного грохочения, оборудовани-
ем для термического обезвреживания
некомпостируемых фракций.
В таблице 9.8 приведены технико-
эксплуатационные показатели дей-
ствующих в СНГ мусороперерабаты-
вающих заводов.
Заводы МПБО при всем разнооб-
разии технологических и конструктив-
ных схем имеют оборудование для трех
основных технологических операций,
обеспечивающих законченный цикл
обезвреживания ТБО: для приема и
предварительной подготовки ТБО;
биотермического аэробного компос-
тирования; окончательной обработки
и складирования компоста. На комп-
лексных заводах, кроме того, предус-
матривают сжигание или пиролиз от-
делившихся при предварительной и
окончательной обработке ТБО неком-
постируемых фракций. В зависимости
от принятого типоразмера биобараба-
на и числа технологических линий
мусороперерабатывающие заводы
проектируют производительностью от
150—300 тыс. до 1,5 млн. м3 ТБО/год.
На основе научных исследований
и многолетнего практического опыта
на заводах МПБО принята такая пос-
ледовательность технологических опе-
раций. Прибывающие на завод мусо-
ровозы взвешиваются на автовесах и
разгружаются в приемный (или резер-
вный) бункер, оснащенный пластин-
чатым питателем. Питатель подает рав-
номерным слоем отходы на ленточный
конвейер, проходящий под сепарато-
ром черного металлолома. Далее кон-
вейер направляет ТБО в загрузочную
441
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
головку биотермического барабана. На
некоторых заводах осуществляется пря-
мая загрузка питателем биобарабана,
в этом случае черный металл до био-
барабана не извлекается.
В последние годы, по ряду эконо-
мических, экологических и соци-
альных причин, на всех мусоропере-
рабатывающих предприятиях предус-
матривается пункт отбора утильных
фракций ТБО. Утильные фракции от-
бираются после магнитной сепарации,
перед биотермическим барабаном.
После двухсуточной экспозиции
материала в биобарабане обезврежен-
ная масса направляется в грохот, где
очищается от фракций крупнее 45—
60 мм, содержащих непрокомпости-
рованный материал. Из мелкой и
крупной фракции извлекают черный
и цветной металлолом. Фракции круп-
нее 45—60 мм направляют на свал-
ку, сжигание или пиролиз, а мелкие
очищают от стекла и направляют на
доизмельчение в дробилку. Измель-
ченный материал очищают на спе-
циальном сепараторе от пластмассо-
вой пленки, подвергают повторному
грохочению на ситах 10—15 мм и от-
правляют на площадку дозревания,
где складируют в штабеля. По мере
необходимости компост из штабелей
отправляют потребителям. Извлечен-
ный магнитными сепараторами чер-
ный металлолом поступает на паке-
тировочный пресс, а затем в виде
спрессованных блоков на склад гото-
вой продукции.
Таблица 9.8
Технико-эксплуатационные показатели действующих в СНГ
мусороперерабатывающих заводов
Показатель С-Пе- тер. № 1 Таш- кент Минск Ал- ма- Ата Баку Тби- лиси Мо- гилев Ниж Нов- город С-Пе- тер. №2 Толь- ятти
Год пуска в эксплуатацию 1971 1977 1978 1981 1983 1984 1984 1987 1994 1998
Мощность по приему ТБО, тыс м3/год (тыс. т/год) 1000 (200) 400 (80) 400 (80) 300 (65) 300 (65) 200 (50) 200 (40) 200 (40) 600 (120) 300 (67)
Изготовитель основного технологического оборудо- вания Рос- сия Ук- раина Рос- сия Ук- раина Рос- сия Ук- раина Рос- сия Ук- раина Рос- сия Ук- раина Рос- сия Ук- раина Рос- сия Ук- раина Рос- сия Ук- раина Рос- сия Ук- раина Рос- сия Ук- раина
Выход компоста и биотоп- лива, тыс. т/год 140 50 60 40 40 35 28 22 70 41
Выход черного металлоло- ма, т/год 4500 1500 1500 1000 1000 1000 500 600 2500 1400
Число биобарабанов, шт. 6 4 4 2 2 2 2 2 4 2
Тип биобарабана 4x60 4x36 4x36 4x60 4x60 4x60 4x36 4x36 4x60 4x60
Занимаемая площадь, га 8 4,5 5,8 6 5 4,5 5,7 6 5
Технологические схемы отече-
ственных заводов, выполненные по
этому принципу, отличаются в основ-
ном методом комплектования техно-
логических линий. На Санкт-Петер-
442
бургском заводе МПБО №1 первич-
ная подготовка ТБО для трех биоба-
рабанов первой очереди проходит на
двух технологических линиях (прием-
ные бункеры, грейферные краны,
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
дозирующие бункеры, магнитные
сепараторы). Далее всю массу ТБО
перегружают на одну технологичес-
кую линию, с которой ведут загруз-
ку трех биобарабанов. Три других био-
барабана (вторая очередь) загружа-
ют от второго приемного отделения.
После биобарабанов обезврежен-
ный материал направляют на неза-
висимые технологические линии,
каждая из которых обслуживает три
биобарабана и включает магнитный
сепаратор, контрольный грохот и две
шахтные мельницы.
Недостатками такой технологи-
ческой схемы завода являются еди-
ный конвейер, загружающий биоба-
рабаны и единая линия обработки
прокомпостированной массы.
При неисправностях и плановых
ремонтах относительно простого и
дешевого оборудования (конвейеры,
сепараторы) простаивают биобара-
баны — сложное и дорогостоящее
технологическое оборудование, оп-
ределяющее производительность за-
вода.
Вышеуказанные недостатки были
учтены при проектировании МПБО
№ 2 для Санкт-Петербурга, принци-
пиальная технологическая схема ко-
торого приведена на рис. 9.1.
Рис. 9.1. Принципиальная схема Второго C-Петербургского мусороперерабатываю-
щего завода (МПБО-2):
1 — грейферный кран; 2 — приемный бункер, оснащенный пластинчатым питателем; 3 — под-
весной конвейерный желсзоотделитель; 4 — пункт отбора утильных фракций; 5 — биотсрмичсс-
кий барабан; 6 — цилиндрический грохот для компоста; 7 — крупный отсев; 8 — мелкий отсев;
9 — сепаратор цветного металлолома; 10 — дробилка для доизмельчения компоста; 11 — плуж-
ковый сбрасыватель; 12 — штабеля компоста; 13 — бункер балласта; 14 — пакетировочный пресс
для металлолома; 15 — склад черного металлолома
443
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
Технологическая схема Ташкент-
ского завода от приемных бункеров
с пластинчатыми питателями до гро-
хотов состоит из двух самостоятель-
ных технологических линий.
После грохотов материал движет-
ся по одной технологической линии,
включающей дробилку и конвейер,
подающий компост на склад. В каж-
дую самостоятельную часть техноло-
гических линий входит по два биоба-
рабана. Недостатком данной схемы
является единая линия движения ма-
териала после грохотов.
Технологическая схема Минско-
го завода является развитием схемы
Ташкентского завода. В ней две само-
стоятельные технологические линии,
в каждую из которых входит по два
биобарабана, и только измельченный
компост подается на склад по еди-
ной линии.
Опыт эксплуатации заводов пока-
зал, что наиболее целесообразны схе-
мы заводов с независимыми техно-
логическими линиями, включающи-
ми полный набор оборудования рав-
ной производительности. По такому
принципу построены схемы Бакинс-
кого и Ллма-Лтинского заводов
МПБО.
Каждая независимая технологи-
ческая линия включает приемный
бункер с пластинчатым питателем,
биобарабан, контрольные грохоты
для компоста, магнитный сепаратор
для извлечения черного металлоло-
ма из компоста и отсева, сепараторы
цветного металла, стекла, полиэти-
леновой пленки и дробилку для из-
мельчения компоста.
В схему заводов включают техно-
логические элементы, являющиеся
общими для всех технологических
линий: автовесы; резервный прием-
444
ный бункер, оборудованный грей-
ферным краном; пресс для брикети-
рования черного металлолома; роль-
ганг для транспорта брикетов; склад
металлолома, оборудованный краном
с магнитной шайбой; площадку для
складирования компоста; бункеры
для цветного металла и стекла.
В схему комплексных заводов, на-
ряду с оборудованием для переработ-
ки ТБО, включают также оборудова-
ние для сжигания или пиролиза не-
компостируемых отходов (крупного
отсева с контрольного грохота). Для
упрощения схем на некоторых заво-
дах черный металлолом отбирают
только из компоста и отсева.
В схемах комплексных заводов, при
необходимости, предусматривается
предварительный (до компостирова-
ния) отбор фракций ТБО крупнее
300 мм (в основном дерево, картон,
текстиль), которые направляются на
сжигание вместе с сырым низкокало-
рийным отсевом контрольного грохо-
та, что улучшает теплотворную спо-
собность сжигаемого материала.
Выход компоста колеблется от 60
до 68 % массы ТБО, что зависит от
влажности поступающего материала
и длительности пребывания компос-
та на складе готовой продукции (пло-
щадке дозревания).
На комплексных заводах с пред-
варительным грохочением ТБО 40—
50 % материала с первичного грохо-
та направляют на сжигание. В этом
случае на компостирование поступа-
ет 50—60 % ТБО и соответственно
выход компоста составляет 38—42 %.
На рис. 9.2 представлена схема
современного завода МПБО для
Оренбурга, включающее оборудова-
ние для предварительной (до биоба-
рабанов) сортировки ТБО.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 9.2. Принципиальная технологическая схема Оренбургского завода МПБО:
1 — приемный бункер, оснащенный пластинчатым питателем; 2 — пункт отбора утильных и
балластных фракций; 3 — подвесной конвейерный желсзоотделитель; 4 — цилиндрический гро-
хот для ТБО; 5 — биотермический барабан; 6 — цилиндрический грохот для компоста; 7 —
крупный отсев, 8 — мелкий отсев; 9 — сепаратор цветного металлолома, 10 — дробилка для
доизмельчения компоста; 11 — плужковый сбрасыватель, 12 — штабеля компоста, 13 — бункер
балласта; 14 — пакетировочный пресс для металлолома; 15 — склад черного металлолома; 16 —
сита для повторного грохочения компоста
Как видно их приведенной схемы
на Оренбургском заводе предусмат-
ривается предварительное до компо-
стирования грохочение ТБО, и по-
вторное, после дробления, грохоче-
ние компоста. Оренбургский завод
относится к заводам второго поколе-
ния, отличается более совершенной
технологией очистки компоста от бал-
ластных фракций, нормализацией
содержания в нем микроэлементов
металлов, практически безотходной
технологией, более высокими эколо-
гическими требованиями.
Приведенный в таблице 9.8 пере-
чень заводов показывает, что мусо-
роперерабатывающие заводы постро-
ены в основном в мегаполисах с на-
селением выше миллиона жителей.
В небольших городах заводы не
строили в основном из-за финансо-
вых проблем. Однако реалии послед-
него времени, связанные с появле-
нием потенциальных инвесторов,
изменили положение. Расположение
завода в непосредственной близости
от города позволяет сократить расхо-
ды, связанные с вывозом отходов,
445
Глава 9 Утилизация твердых бытовых отходов
что приводит к сокращению себе-
стоимости утилизации ТБО. Каждый
завод позволяет трудоустроить не ме-
нее 50 человек.
Рассматриваются два варианта за-
вода, отличающихся только типораз-
мером биотермического барабана
(рис. 9.3). Производительность заво-
да — 100 или 180 тыс. м3 ТБО в год,
что позволяет принимать отходы го-
родов с населением от 100 до 180 тыс.
жителей.
Рис. 9.3. Принципиальная технологическая схема мини-завода МПБО:
/ — грейферный кран; 2— приемный бункер, оснащенный пластинчатым питателем, 3 — резерв-
ный бункер; 4 — пункт отбора утильных фракций; 5 — биотермический барабан; 6 — цилиндри-
ческий грохот для компоста; 7 — подвесной конвейерный железоотделитсль; 8 — крупный отсев;
9 — сепаратор цветного металлолома; 10 — дробилка для доизмслъчения компоста; 11 — конт-
рольный грохот для компоста; 12— плужковый сбрасыватель; 13— бункер балласта; 14 — пакети-
ровочный пресс для металлолома; 15 — склад черного металлолома; 16 — штабеля компоста
Для обеспечения заданной произ-
водительности предусматривается
одна технологическая линия, работа-
ющая по 16 часов в сутки. Пребываю-
щие мусоровозы разгружаются в при-
емный бункер, оснащенный пластин-
чатым питателем. Случайно попавшие
крупногабаритные предметы извлека-
ются грейферным краном и склады-
ваются в съемные бункера автосамос-
валов. Пластинчатый питатель перегру-
жает ТБО на ленточный транспортер,
проходящий под электромагнитным
сепаратором и через посты ручного
отбора утильных фракций. На постах
ручного отбора с транспортера отби-
рается бумага, картон, текстиль, по-
лимерная пленка, пластиковые бутыл-
ки, стекло, цветной металл. Отобран-
ное вторсырье попадает на вспомога-
тельные конвейеры, далее подаются
к прессам, где сырье подлежит либо
прессованию, либо складированию в
естественном состоянии. Далее кон-
вейер проходит в отделение биопере-
работки, где установлен биотермичес-
446
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
кий барабан диаметром 4 м и длиной
36 или 60 м. Экспозиция в биобараба-
не — 2 суток. Далее компостируемый
материал поступает на бинарные се-
параторы (грохоты), где компост раз-
деляется на 2 потока: балласт и про-
сеянный компост. Компост направля-
ется в дробилку и вторичный грохот.
После измельчения и повторного гро-
хочения компост направляется на пло-
щадку дозревания.
Оставшийся от переработки ком-
постируемой массы балласт подлежит
либо использованию для рекультива-
ции нарушенных земель, либо захо-
ронению на полигоне. Балластные
фракции не содержат пищевых отхо-
дов, непривлекательны для грызунов
и насекомых, не выделяют фильтрата
и практически не представляют опас-
ности для окружающей среды при
складировании на полигонах ТБО или
рекультивации нарушенных земель,
так как прошли процесс обезврежи-
вания в биобарабане. Учитывая не-
большую массу оставшихся балласт-
ных фракций, для их обезвреживания
возможно использования компактных
мусоросжигательных установок.
9.2. Термические методы утили-
зации ТБО
Термическую переработку и утили-
зацию ТБО можно производить мето-
дами слоевого сжигания исходных (не-
подготовленных) отходов в мусоро-
сжигательных котлоагрегатах (МСК);
слоевого или камерного сжигания спе-
циально подготовленных отходов (ос-
вобожденных от балластных фракций)
совместно с природным топливом в
энергетических котлах или в цемент-
ных печах; пиролизом отходов, про-
шедших предварительную подготовку
или не подвергшихся таковой.
В зависимости от температуры
процесса все методы термической пе-
реработки ТБО, нашедшие промыш-
ленное применение или прошедшие
опытную апробацию, можно разде-
лить на две большие группы: процес-
сы переработки при температурах
ниже температуры плавления шлака
и процессы переработки при темпе-
ратурах выше температуры плавления
шлака. В свою очередь, по принципи-
альному характеру процесса каждую
из этих групп подразделяют на три
подгруппы, которые классифициру-
ют по процессам переработки отхо-
дов (табл. 9.9).
Основными факторами, влияю-
щими на выбор термической техно-
логии, являются допустимая произ-
водительность оборудования, капи-
тальные и эксплуатационные затра-
ты, надежность и эффективность ра-
боты, возможность автоматизации и
уменьшения выбросов загрязняющих
веществ в окружающую среду.
9.2.1. Методы утилизации ТБО
при температурах ниже темпе-
ратуры плавления шлака
Термические методы переработ-
ки ТБО при температурах ниже тем-
пературы плавления шлака, то есть
при температурах менее 1300 °C,
применяют наиболее часто. Наибо-
лее распространенные в практике
процессы — слоевое сжигание и
сжигание в кипящем слое — требу-
ют принудительного перемешива-
ния и перемещения материала. На-
ходящийся в стадии разработки
весьма перспективный процесс сжи-
гания-газификации отходов в плот-
ном слое реализуется без принуди-
тельного перемешивания и переме-
щения материала.
447
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
Таблица 9.9
Классификация методов термической переработки ТБО
Температурный уровень процесса Принципиальный характер процесса Процесс переработки
1. Термические про- цессы при темпера- турах ниже темпера- туры плавления шлака 1. Слоевое сжигание с прину- дительным перемешиванием материала — на переталкивающих решетках — на валковых решетках — во вращающихся барабанных печах
2. Сжигание в кипящем слое — в стационарном кипящем слое — в вихревом кипящем слое — в циркулирующем кипящем слое
3. Сжигание-газификация в плотном слое кускового мате- риала без принудительного перемешивания и перемещения материала Паровоздушная газификация (процесс института химической физики РАН в Чер- ноголовке)
2. Термические про- цессы при темпера- турах выше темпе- ратуры плавления шлака 1. Сжигание в слое шлакового расплава — с использованием обогащенного кисло- родом дутья (процесс Ванюкова) — с использованием в качестве дутья при- родного газа (фьюминг-процесс) — с использованием элсктрошлакового расплава
2. Сжигание в плотном слое кускового материала и шлако- вом расплаве без принудитель- ного перемешивания и пере- мещения материала Доменный процесс (с использованием подогретого до 100 °C воздуха)
3. Комбинированные процессы — процесс «Simiens» (пиролиз-сжигание пирогаза и отсепарированного углеродно- го остатка с использованием необогащен- ного дутья) — процесс «Nocll» (пиролиз-газификация: получение синтез-газа при совместной термообработке пирогаза, отсспарирован- ного от металлов углеродистого остатка и минеральных компонентов с использова- нием обогащенного кислородом дутья) — процесс «Thcrmoselect» (пиролиз- газификация: получение синтез-газа при совместной термообработке пирогаза, углеродистого остатка и минеральной фракции с использованием обогащенного кислородом дутья)
Слоевое сжигание неподготовлен-
ных ТБО в топках мусоросжигатель-
ных котлоагрегатов. При таком спо-
собе обезвреживания сжиганию под-
вергают все поступающие на завод
отходы без какой-либо их предвари-
тельной подготовки или обработки.
448
Метод слоевого сжигания являет-
ся наиболее распространенным и изу-
ченным. Он позволяет значительно
экономить земельные площади по
сравнению с таковыми, отводимыми
под полигоны. При этом методе по-
мимо целей обезвреживания отходов
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
возможно получение тепловой и элек-
трической энергии, сокращение до
минимума расстояния между местом
сбора ТБО и мусоросжигательным
заводом (МСЗ). Однако наряду с эти-
ми положительными показателями,
сжигание отходов сопровождается
образованием дымов, содержащих
различные загрязняющие атмосферу
вещества. В этой связи все современ-
ные МСЗ оборудованы высокоэффек-
тивными устройствами для очистки
отходящих газов (дымов) от твердых
и газообразных загрязняющих ве-
ществ со стоимостью, достигающей
30 % общих капзатрат на строитель-
ство МСЗ. За рубежом в ряде стран,
где лимит земельных площадей пред-
ставляет особо острую проблему, му-
соросжигание нашло самое широкое
распространение.
Изучение процесса горения ТБО
в мусоросжигательных котлоагрега-
тах показало, что он протекает в две
стадии: в твердой фазе (на колосни-
ковой решетке) и в объеме топоч-
ного пространства. Колосниковая
решетка является одним из важней-
ших элементов мусоросжигающей
камеры (МСК). Наряду с механиза-
цией процесса сжигания большое
значение имеет шурующая способ-
ность колосниковой решетки, кото-
рая обеспечивает расшлаковку спе-
кающихся частей слоя горящих от-
ходов и их аэрацию. К колосниковым
решеткам МСК предъявляются тре-
бования надежной работы при заг-
рузке неподготовленными отходами
с постоянно меняющимся морфоло-
гическим и фракционным состава-
ми; возможности эксплуатации при
температуре в топочном объеме
выше 800 °C, приводящей к тепло-
вой деструкции наиболее трудно раз-
лагаемых и горящих компонентов
отходов, минимального содержания
органических составляющих (недо-
жога) в остатках сжигания и стериль-
ности их после сжигания; обеспече-
ния максимально возможного КПД
топки, чтобы требуемая температу-
ра в ней достигалась без сжигания
дополнительного топлива и обеспе-
чивалась высокая эффективность все-
го агрегата (если на установке тепло
уходящих газов утилизируется); по-
ступления минимального количества
летучей золы в уходящие дымовые
газы; нечувствительности к легкоп-
лавким металлическим составляю-
щим (олово консервных банок, от-
ходы из алюминия и т.п.); эффек-
тивности сушки отходов в первой
зоне решетки; разделения топочно-
го процесса на отдельные зоны (суш-
ки, воспламенения, горения и до-
жигания) при необязательном кон-
структивном разделении колоснико-
вой решетки на эти функциональные
участки; исключения ручного труда
(подача отходов в топку, шуровка,
золоудаление и т.п).
Для реализации перечисленных
требований имеется несколько видов
колосниковых решеток. Конкуренто-
способными являются три типа ре-
шеток: поступательно переталкиваю-
щие, обратно переталкивающие и
решетки валкового типа.
Переталкивающие решетки как с
прямой, так и с обратной подачей
материала представляют собой сис-
темы, состоящие из подвижных и
неподвижных колосников для пере-
мещения и перемешивания отходов.
Колосниковые решетки с прямой
подачей (поступательно-переталкива-
ющие решетки) имеют малый угол
наклона (6—12,5°) и переталкивают
449
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
материал в сторону выгрузки шлака
(в направлении перемещения мате-
риала).
Колосниковые решетки с обрат-
ной подачей (обратно-переталкиваю-
щие решетки) имеют большой угол
наклона (обычно 21—25°) и перетал-
кивают материал (нижний слой от-
ходов) в сторону, противоположную
выгрузке шлака и перемещению от-
ходов. При этом часть горящего слоя
отходов возвращается к началу решет-
ки, что интенсифицирует процесс
горения.
Принципиальные схемы колос-
никовых решеток приведены на
рис. 9.4.
Переталкивающие колосниковые
решетки обеспечивают движение
ТБО вдоль решеток. На этой системе
удается получить хороший эффект
шуровки при интенсивном перево-
рачивании отдельных частиц отхо-
дов, что предотвращает кратерное
горение, несмотря на неоднород-
ность отдельных фракций (различная
интенсивность горения отдельных
фракций). В результате перемешива-
ния быстро и медленно горящих ча-
стей отходов достигается сравнитель-
но равномерное их выгорание. Этот
эффект еще больше повышается пу-
тем установки последовательно не-
скольких ступеней наклонно пере-
талкивающих решеток — каскада
(рис. 9.4, а). Однако наряду с интен-
сификацией процесса сжигания от-
ходов при их падении с одной ре-
шетки на другую возрастает вынос
твердых частиц, что приводит к уве-
личению уноса из топки, следова-
тельно, требует более эффективной
системы газоочистки.
Другим примером конструкции
топки с шурующим эффектом явля-
450
ется обратно переталкивающая ко-
лосниковая решетка (рис. 9.4, г), на
которой сжигание происходит более
интенсивно, чем на обычной пере-
талкивающей решетке. Большая эф-
фективность достигается за счет ниж-
него воспламенения отходов. Полот-
но колосниковой решетки имеет на-
клон в сторону выгрузки шлака, и
отходы под действием силы тяжести
сползают по ней вниз. Решетка со-
стоит из поочередно расположенных
неподвижных и подвижных ступеней
колосников. Движение подвижных
ступеней происходит навстречу спол-
зающему слою отходов, и горящие
части отходов, попадая под слой от-
ходов, создают очаги нижнего зажи-
гания.
На установках малой и средней
производительности применяют си-
стемы с опрокидывающими колос-
никами (рис. 9.4, б). Выполненные в
виде сегментов колосники решетки
объединены в группы, каждый вто-
рой ряд периодически опрокидыва-
ет горящие отходы, что создает весь-
ма эффективную шуровку. Исполь-
зование этой системы особенно оп-
равдано при сжигании целлюлозо-
содержащих отходов (бумага, древе-
сина и т.д.). Подобная система со-
здана в США (система Никольс),
где содержание целлюлозосодержа-
щих отходов в ТБО особенно вели-
ко.
К недостаткам перечисленных
конструкций (переталкивающих, об-
ратно переталкивающих, с опроки-
дывающими колосниками) относят
сложность их кинематических схем,
а также работу колосников в усло-
виях высоких температур, что тре-
бует изготовления их из высоколе-
гированных сталей или чугуна.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 9.4. Принципиальные схемы колосниковых решеток:
а — каскад наклонно переталкивающих решеток; б — опрокидывающая; в — валковая; г —
обратно переталкивающая; д — каскад цепных решеток; е — наклонно переталкивающая решет-
ка с дожигающим барабаном
К колосниковым решеткам с шу-
рующим эффектом относятся также
несколько последовательно включен-
ных ступеней решеток, расположен-
ных в виде каскада. Успешная шуров-
ка обеспечивается при падении ма-
териала с одной ступени на другую
или при перемещении с одного вал-
ка на другой.
Одним из вариантов каскадных
колосниковых решеток является си-
стема цепных механических колосни-
ковых решеток (рис. 9.4). Слой мате-
риала, находящийся на полотне ре-
шетки, с постоянной скоростью пе-
ремещается через топочное простран-
ство. Отходы, имеющие разные свой-
ства, сгорают неравномерно, созда-
вая кратерное горение. Дутьевой воз-
дух проходит через такие кратеры в
больших количествах, в связи с чем
на других участках полотна решетки,
покрытых несгоревшими отходами,
не хватает окислителя. Это является
основным недостатком системы из
двух цепных решеток (наклонной и
горизонтальной), а в странах Запад-
ной Европы — из 3—4 решеток (кас-
кад). При пересыпании отходов с ре-
шетки на решетку слой отходов вы-
равнивается. Однако каскадное рас-
положение решеток при падении от-
ходов с решетки на решетку приво-
дит к повышенному пылению сжи-
гаемых материалов, что увеличивает
содержание твердых частиц (золы,
недожога) в дымовых газах.
На валковых колосниковых решет-
ках отходы перемещаются за счет вра-
щения отдельных валков, и в момент
перехода их с одного валка на другой
происходит шуровка отходов (рис. 9.4в).
451
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
Колосниковые решетки устанавли-
вают в топках, стенки которых экра-
нированы испарительными поверхно-
стями — вертикальными рядами труб,
по которым циркулируют вода и пар
(вода в трубах закипает, когда их обте-
кают восходящие горячие газы). Ряды
труб в определенной степени являют-
ся дополнительным изоляционным
слоем (наряду с шамотом), что опти-
мизирует рекуперацию тепла и не-
сколько упрощает запуск оборудования
после остановки. Камеру сжигания и
нижнюю часть первого хода котла об-
муровывают набивной массой.
Сопла подачи вторичного возду-
ха располагают у выхода из камеры
сжигания. Интенсивной подачей че-
рез них воздуха обеспечивают каче-
ственное его перемешивание с топоч-
ными (дымовыми) газами и тем са-
мым хорошее выгорание вредных га-
зообразных веществ.
В газоходах котлоагрегата последо-
вательно устанавливают состоящий из
стальных труб пароперегреватель (эле-
мент парового котла, повышающий
температуру пара сверх температуры
насыщения) и экономайзер (теплооб-
менник) для предварительного подо-
грева, питающей котел воды за счет
тепла выходящих газов. В зависимости
от конкретных условий проектируют
котлоагрегаты (бойлеры) горизон-
тального или вертикального типа. Пос-
ледние более компактны и занимают
меньшую площадь. Поверхности кон-
вективного нагрева располагают либо
в вертикальном ходе дымовых газов (в
этом случае для очистки горизонталь-
но расположенных в нем пучков труб
устанавливают обдувочные аппараты,
что приводит к увеличению объема от-
ходящих газов), либо в горизонталь-
ном ходе (свободно висящие пучки
452
труб очищают с помощью ударного
механизма).
На ряде МСЗ часть первичного ду-
тьевого воздуха подают под колосни-
ковую решетку, другую — сверху на
слой ТБО. В зависимости от теплоты
сгорания и длины пламени произво-
дится перераспределение воздушных
потоков: при низкой теплоте сгора-
ния отходов пламя растягивается по
длине колосниковой решетки и зна-
чительная часть первичного дутья по-
дается в середине и конце последней.
Расход воздуха на первичное дутье
составляет 60—70 % от его общего
расхода. Вторичное дутье ведут, как
указано выше, через сопла у входа в
первую тягу котла. Взамен вторично-
го воздуха возможна подача очищен-
ных от взвешенных и имеющих тем-
пературу около 200 °C дымовых газов
(особенно при сжигании высокока-
лорийных отходов). Использование
отработанных дымовых газов снижа-
ет содержание кислорода без превы-
шения концентрации СО и уменьша-
ет количество отходящих газов, под-
лежащих очистке.
Гибкая система подачи дутьевого
воздуха (и частичная рециркуляция
дымовых газов) предохраняет стен-
ки топки от перегрева и автоматичес-
ки перестраивается под качество сжи-
гаемого материала. Автоматическая
система регулирования обеспечивает
поддержание на заданном уровне ко-
личества производимого пара и вы-
соты пламени по всему сечению ко-
лосниковой решетки (факел контро-
лируют при помощи малоинерцион-
ных оптических датчиков).
В топках с обратно переталкива-
ющими решетками (например, сис-
темы фирмы «Martin») по длине ре-
шетка разделяется на 3—6 секции для
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
подачи дутьевого воздуха. Первичный
воздух подают в топку через узкие
щели в головной части колосников.
Вторичное дутье осуществляют через
переднюю и заднюю стенки топки,
причем воздух подают в пространство
над слоем горящих отходов. После
ввода вторичного воздуха отходящие
газы, сжигаемые при температуре
1000—1200 С, остаются в печи более
2 секунд при температуре 850 °C, что
достаточно для разрушения органи-
ческих соединений (в том числе опас-
ных) до безвредных и нейтральных.
Горение отходов начинается в на-
чале решетки и стабилизируется при
1000 °C во второй ее половине. В конце
решетки расположен медленно враща-
ющийся вал, регулирующий высоту
слоя сжигаемых отходов и транспор-
тирующий шлак в шлаковую ванну.
Угол наклона обратно-переталки-
вающей решетки является достаточ-
но большим и составляет около 25е в
сторону перемещения материала и
разгрузки шлака. Каждая секция ре-
шетки, приводимая в движение от
одного гидроцилиндра, состоит из
чередующихся слоев подвижных и
неподвижных колосников, изготов-
ленных из жаропрочной хромистой
стали, состав которой разработан фир-
мой «Martin». Боковые поверхности
колосников отшлифованы и с помо-
щью специального устройства прижи-
маются друг к другу, образуя моно-
литное полотно (узкие щели для по-
дачи первичного воздуха предусмот-
рены в головной части как подвиж-
ных, так и неподвижных колосников).
Подвижные колосники оказывают на
перемещающийся в сторону разгруз-
ки шлака материал обратно перетал-
кивающее действие, что позволяет
подавать 15—20 % горящей массы от-
ходов навстречу движущемуся слою,
создавая очаги нижнего зажигания.
Срок службы колосников — 5—6 лет.
Слоевое сжигание ТБО в топке с
наклонно переталкивающей решеткой.
На рис. 9.5 представлена принципиаль-
ная схема завода, на котором реализо-
вано слоевое сжигание ТБО в топке с
наклонно переталкивающей решеткой.
Как видно из рисунка, исходные
ТБО доставляют мусоровозами в при-
емное отделение и загружают в углуб-
ленный бункер прямоугольного сече-
ния, обслуживаемый грейферным кра-
ном (обычно устанавливают два кра-
на). Назначение грейферного крана —
подача отходов из бункера на сжига-
ние, удаление так называемых негаба-
ритов (холодильники, матрацы и т.п.)
и усреднение отходов (последнее край-
не неэффективно, так как исходные
ТБО по своему составу и свойствам
мало пригодны для усреднения).
На рис. 9.6 представлен общий вид
завода, на котором реализовано сло-
евое сжигание ТБО в топке с валко-
вой решеткой. Основными недостат-
ками работы таких заводов являются
низкая эффективность и отрицатель-
ное экологическое влияние (процесс
сжигания плохо стабилизируется,
оптимальная температура зачастую не
достигается, велик выход недожога,
низкое качество и шлака, значитель-
ные потери черных металлов, эксп-
луатационные осложнения при попа-
дании в печь бордюрного камня и
больших количеств металла, слож-
ность организации эффективной га-
зоочистки при нестабильном горении
отходов и др.). Эти недостатки осо-
бенно проявляются при отсутствии
раздельного сбора и рациональной
технологии вывоза ТБО, что имеет
место в нашей стране. Как видно из
453
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
рис. 9.6, в традиционной топке с вал-
ковой решеткой реализован централь-
ный отвод дымовых газов из топоч-
ного пространства. При этом, по дан-
ным практики, температура над пос-
ледним валком составляет всего 500—
600 °C, что предопределяет повышен-
ное содержание в шлаке недожога.
Рис. 9.5. Схема слоевого сжигания ТБО в топке с наклонно переталкивающей решеткой:
1 — приемное отделение; 2 — бункер исходных ТБО; 3 — грейферный кран; 4 — загрузочная
воронка; 5 — толкатель; 6 — наклонно переталкивающая решетка; 7 — дутьевой вентилятор, 8 —
система шлакоудаления; 9 — бункер шлака, 10— грейферный кран; 11 — котел-угилизатор отходя-
щего тепла, 12, 13 — система газоочистки; 14 — дымосос; 15 — дымовая труба, 16 — турбогенератор
В настоящее время создана топка
с валковой решеткой второго поко-
ления (рис. 9.7). Новая геометрия то-
почного пространства и дутьевой ре-
жим обеспечивают стабилизацию го-
рения, увеличение времени пребы-
вания газов в печи, турбулизацию га-
зового потока и его интенсивное пе-
ремешивание с воздухом. Все это по-
зволяет реализовать сжигание ТБО в
оптимальных условиях.
В новой конструкции печи под
сводом топочного пространства об-
разуются вихревые потоки, увеличи-
вающие продолжительность пребыва-
454
ния газов в топке при высокой тем-
пературе и степень выгорания вред-
ных газовых компонентов и твердых
частиц. Первичное дутье (возможен
подогрев первичного воздуха до
220 °C) подают, как обычно, снизу.
Вторичное дутье подают сверху под
свод топочного пространства в основ-
ную зону горения, что приводит к
снижению образования оксидов азо-
та на 50 %; подача дутья для дожига-
ния газов на выходе из топки не тре-
буется. Геометрия печи обеспечивает
также высокую температуру шлака до
его выпуска (температура над после-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
дним валком решетки составляет
1000 °C). Суммарный расход дутьево-
го воздуха заметно снижен. Оптималь-
ное управление процессом, связан-
ное с автоматическим регулировани-
ем воздухораспределения, скорости
вращения валков и количества пода-
ваемого материала, позволяет доста-
точно эффективно сжигать отходы пе-
ременного состава.
Рис. 9.6. Схема слоевого сжигания ТБО в топке с валковой решеткой:
1 — приемное отделение; 2 — бункер исходных ТБО; 3 — грейферный кран; 4 — загрузочная
воронка; 5 — толкатель; 6 — валковая решетка; 7 — система шлакоудаления, 8 — бункер шлака,
9 — грейферный кран; 10 — котел-утилизатор отходящего тепла, 11 — электрофильтр; 12 —
вытяжной вентилятор; 13 — система газоочистки; 14 — дымовая труба; 15 — турбогенератор;
16 — пульт управления; 17 — резервный котел
Рис. 9.7. Общий вид усовершенствован-
ной топки с валковыми решетками (кон-
струкции фирмы «Deutsche Babcock»):
1 — загрузка отходов; 2 — валковая решетка;
3 — топочная камера, 4 — подача первичного
дутья, 5 — подача вторичного дутья, 6 — го-
релка; 7 — зона дожигания; 8 — система шла-
коудаления
455
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
Сжигание в барабанных враща-
ющихся печах. Барабанные вращаю-
щиеся печи для сжигания исходных
(неподготовленных) ТБО применя-
ют очень редко, чаще эти печи ис-
пользуют для сжигания специфичных
(например, больничных) отходов, а
также жидких и пастообразных про-
мышленных отходов, обладающих аб-
разивным действием.
На рис. 9.8 представлен общий вид
завода, на котором реализовано сло-
евое сжигание отходов в барабанной
вращающейся печи.
Барабанные печи устанавливают
с небольшим наклоном в направле-
нии движения отходов. Скорость вра-
щения печи — от 0,05 до 2 об./мин.
Со стороны загрузки подают отходы,
воздух и топливо, шлак и золу вы-
гружают с противоположного конца
печи. В первой части печи отходы под-
сушиваются (400 °C), далее происхо-
дят их газификация и сжигание
(обычно при 900—1000 °C).
При сжигании отходов в барабан-
ных печах в принципе можно достичь
и более высоких температур горения,
но высокотемпературное сжигание
ТБО приводит к быстрому износу до-
статочно тонкой футеровки в печах
этого типа (раз в полгода требуется
замена внутренней футеровки печи —
операция трудоемкая, сложная и до-
рогая, ее стоимость составляет около
10 % стоимости самой печи). Для по-
вышения долговечности печи иногда
вместо футеровки применяют водя-
ное охлаждение стенки барабана или
устраивают охлаждение футеровки
печи. Производительность барабанных
печей составляет до 10 т/час (чаще
1—5т/час).
Барабанные печи используют в
технологии «Пироксэл», реализую-
щей трехстадийную термическую об-
Рис. 9.8. Схема слоевого сжигания отходов во вращающейся барабанной печи:
1 — загрузочная воронка; 2 — толкатель; 3 — вращающаяся барабанная печь; 4 — дожигательная
камера; 5 — система шлако- и золоудаления; 6 — конвейер летучей золы; 7 — котел-утилизатор
отходящего тепла; 8 — электрофильтр; 9 — дымосос; 10 — система мокрой газоочистки;
II — дымовая труба
456
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
работку отходов: сушку до содержа-
ния влаги 20 %; сжигание (либо пи-
ролиз+сжигание) при температуре
900 °C и электро шлаковую обработку
остатков сжигания при 1400—1500 °C.
Данная технология, названная пиро-
лизно-металлургической переработ-
кой, прошла достаточно длительные
испытания на крупномасштабной
опытной установке. Согласно одному
из вариантов этой технологии ее пер-
вые две стадии осуществляют во вра-
щающихся барабанах (рис. 9.9). В зону
сушки подают горячие дымовые газы
после их реагентной очистки, а в зону
горения — подогретый до 400 °C ду-
тьевой воздух. Образующийся шлак и
дымовые газы поступают в электро-
Существенными недостатками
данной технологии являются практи-
чески полная потеря металлов (выде-
ляемый в ванне электропечи в виде
донной фазы металлосодержащий
продукт неизвестного состава получа-
ют после периодического слива струи
расплава на поверхность вращающе-
гося барабана в форме тонкого скра-
па, не имеет сколь-либо значитель-
ных рынков сбыта), повышенный пе-
реход в газовую фазу при 1500 °C опас-
ных металлов (цинка, кадмия, ртути,
свинца, олова и других) вследствие
поступления в электропечь всех метал-
лов, содержащихся в не подвергнутых
предварительной сортировке исходных
ТБО, а также высокие эксплуатаци-
плавильную печь.
онные расходы.
Рис. 9.9. Схема переработки отходов по технологии «Пироксэл»:
1 — загрузочное устройство; 2, 4 — барабанные печи; 3 — промежуточная камера; 5 — электро-
печь для плавки шлака; 6 — камера дожигания отходящих газов; 7, 8 — реагентная очистка
газов; 9 — реагентная станция; 10 — котел-утилизатор; 11 — рукавный фильтр; 12 — дымовая
труба; 13 — дымосос; 14 — вентилятор подачи первичного дутья
В практике мусоросжигания бара-
банные печи ранее часто использо-
вали с целью дожигания продуктов
сжигания ТБО на колосниковых ре-
шетках. Такие барабаны используют
более чем на 70 заводах по сжиганию
ТБО. На этих заводах вращающиеся
со скоростью 12 об/мин. барабанные
печи установлены за каскадами на-
клонно переталкивающих колоснико-
вых решеток. Помимо дожигания не-
сгоревшей части ТБО, в барабанных
печах происходит дробление образу-
ющегося при сжигании ТБО шлака,
который с помощью системы шла-
коудаления подают на пластинчатый
конвейер и далее направляют в шла-
ковое отделение.
457
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
Сжигание в печах кипящего слоя.
Сжигание в кипящем слое осуществ-
ляют за счет создания двухфазной
псевдогомогенной системы «твердое—
газ» путем превращения слоя отходов
в «псевдожидкость» под действием
динамического напора восходящего
потока газа, достаточного для поддер-
жания твердых частиц во взвешенном
состоянии. Слой напоминает кипящую
жидкость, и его поведение подчиня-
ется законам гидростатики.
Технология сжигания ТБО в ки-
пящем слое впервые реализована в
начале 80-х годов в Японии. К сере-
дине 90-х годов этот метод получил
достаточно широкое распростране-
ние (например, в Японии на его
долю приходится около 25 % ТБО,
подвергаемых термической перера-
ботке). Считают, что сжигание в ки-
пящем слое по экологоэкономичес-
ким параметрам в ряде случаев пре-
восходит традиционное слоевое сжи-
гание. Развитие этого метода в Япо-
нии прогнозируют и в будущем, в
том числе за счет модернизации ус-
таревших заводов.
Печи для сжигания ТБО в кипя-
щем слое обеспечивают наилучший
режим теплопередачи и перемешива-
ния обрабатываемого материала и по
этим характеристикам превосходят
котлоагрегаты с переталкивающими
решетками. Кроме того, аппараты ки-
пящего слоя не имеют движущихся
частей или механизмов. Однако необ-
ходимость обеспечения режима псев-
доожижения обрабатываемого матери-
ала накладывает ограничение на его
гранулометрический и морфологичес-
кий состав, а также на теплотворную
способность, в связи с чем в ряде слу-
чаев процесс сжигания в кипящем
слое (особенно в циркулирующем ки-
458
пящем слое) оказывается более до-
рогим, чем слоевое сжигание.
Производительность печей для
сжигания ТБО в кипящем слое со-
ставляет от 3 до 25 т/час. Преоблада-
ющие температуры сжигания — 850—
920 °C.
В связи с более низкой (на 50—
100 °C) температурой сжигания ТБО
в кипящем слое по сравнению со сло-
евым сжиганием заметно снижается
возможность образования оксидов
азота за счет окисления азота возду-
ха, в результате чего снижаются выб-
росы NOX с отходящими газами. Кро-
ме того, при сжигании в кипящем
слое значительно легче связать кис-
лые соединения серы и хлора путем
добавки в топочное пространство
порошков соединений кальция.
В зависимости от характера псев-
доожижения различают три модифи-
кации кипящего слоя: стационарный,
вихревой и циркулирующий кипящий
слой. Роль теплоносителя в системах
кипящего слоя обычно выполняет
тонкозернистый песок, частицы ко-
торого создают большую по сравне-
нию с традиционным колосниковым
сжиганием поверхность нагрева.
После разогревания песка с по-
мощью запальной горелки до 750—
800 °C начинают подачу в кипящий
слой отходов, где последние смеши-
ваются с песком и в процессе движе-
ния истираются. В результате хорошей
теплопроводности песка отходы на-
чинают быстро гореть равномерно во
всем объеме кипящего слоя. Выделя-
ющееся при этом тепло обеспечива-
ет поддержание песка в горячем со-
стоянии, что позволяет работать в
автогенном режиме без подвода до-
полнительного топлива для обеспе-
чения режима горения.
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Для сжигания ТБО в стационар-
ном кипящем слое печи оснащают
цилиндрической или прямоугольной
топкой, ограниченной снизу газорас-
пределительной решеткой, конструк-
ция которой обычно предусматрива-
ет возможность удаления шлака. Ки-
пение слоя дробленых ТБО в камере
сжигания обеспечивает поток подо-
гретого первичного воздуха. Вторич-
ное дутье подают поверх кипящего
слоя (для обеспечения дожигания).
Шлак вместе с частью песка выгру-
жают снизу и подвергают грохочению
с целью регенерации песка.
На рис. 9.10 приведена схема за-
вода, на котором реализовано сжи-
гание ТБО в стационарном кипящем
слое. Как видно из рисунка, проект-
но-компоновочные решения такого
завода заметно отличаются от тако-
вых заводов, на которых производят
слоевое сжигание ТБО.
Различают одно- и двухвихревой
кипящий слой. Роль направляющего
устройства, определяющего характер
кипящего слоя, выполняют пласти-
ны, фиксированные с наклоном по
отношению к желобу системы шла-
коудаления. Под действием потоков
воздуха происходит принудительное
эллиптическое движение кипящего
слоя. Первичный воздух подают в топ-
ку через несколько воздуховодов,
причем скорость потока воздуха воз-
растает по направлению к желобу
шлакоудаления.
Эффективность процесса сжига-
ния отходов в кипящем слое в зна-
чительной степени обеспечивают
следующие особенности конструк-
тивного выполнения камеры сжига-
ния:
— фурменное днище камеры со-
стоит из нескольких секций, через ко-
торые вводится различное количество
дутьевого воздуха, чтобы обеспечить
ожижение и вихревое движение слоя
загрузки. Скошенная форма фурмен-
ного днища облегчает выгрузку;
Рис. 9.10. Сжигание отходов в стационарном кипящем слое:
1 — питатель отходов; 2 — решетка с отверстиями; 3 — камера сжигания; 4 — горелка;
5 — дутьевой вентилятор; 6 — циклон; 7 — электрофильтр; 8 — дымосос; 9 — дымовая труба
459
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
— дефлекторы в верхней части то-
почной камеры обеспечивают направ-
ление вихревого движения, опреде-
ляют степень расширения кипящего
слоя и предотвращают вынос песка
из слоя, благодаря чему удается удер-
живать точные геометрические разме-
ры слоя;
— два вращающихся в противо-
положных направлениях потока эл-
липтической формы, соприкасающи-
еся в середине, обеспечивают опти-
мальное распределение и ворошение
отходов, благодаря чему достигается
более чем 99 %-ное сгорание отходов
и предотвращение подпора при за-
грузке новых отходов.
Чтобы достичь полного сгорания
летучих компонентов, в зону высокой
турбулизации подают вторичный воз-
дух, который интенсивно перемеши-
вается с горючими газами и способ-
ствует их полному дожиганию в выше
расположенном реакционном про-
странстве, в котором поддерживается
температура 850 °C (время пребывания
газов в этой зоне составляет 5 секунд).
Для регулирования температуры
периодически осуществляется рецир-
куляция дымового газа.
На рис. 9.11 схематично представ-
лена печь с циркулирующим кипя-
щим слоем. Печь запроектирована
для завода производительностью
500 тыс. т/год, где установлены две
печи производительностью 25 т/час
каждая. Крупность загружаемого в
печь материала — 100 мм, минималь-
ная теплотворная способность — око-
ло 10000 кДж/кг (~ 2450 ккал/кг).
Пароперегре-
ватели
Экономайзер
Рис. 9.11. Печь для сжигания отходов в циркулирующем кипящем слое
Эффективное сжигание в печи
обеспечивают хорошим контактом
топлива из отходов с горячим пес-
ком (печь заполняют песком на 1/3
объема). Материал постоянно цирку-
лирует в системе печь—циклон, и по
всей высоте печи поддерживается
равномерная температура 830—920 °C
(относительно низкая температура
способствует снижению выбросов
оксидов азота на 25—40 % по срав-
нению с использованием котлоагре-
460
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
гатов со стандартными решетками,
снижению коррозионного действия
хлора). Отсортированную и дробле-
ную фракцию ТБО (топливо из от-
ходов) загружают в переднюю часть
печи. Охлаждаемые водой (защитная
рубашка из труб) стенки печи вы-
полнены из высоконикелистой ста-
ли. Дутьевой воздух нагревают до
300—350 °C и подают в печь в не-
скольких точках (на схеме показана
одна). Отходящие газы из печи на-
правляют в циклон, где осаждают
шлак. Температура в циклоне состав-
ляет 750—800 °C, т.е. циклон частич-
но выполняет функцию печи. Для ре-
куперации тепла в циклоне имеются
трубы.
Время пребывания отходящих га-
зов в печи составляет около 4 сек. Печь
характеризуется пониженным выхо-
дом шлака и летучей золы и является
экологически наиболее чистым агре-
гатом из термического оборудования
данного профиля. Энергетическое
использование отходов при ее эксп-
луатации характеризуется высокой
эффективностью (615 кВт ч/т).
Сжигание-газификация в плотном
слое кускового материала без его при-
нудительных перемешивания и пере-
мещения. Разработан процесс газифи-
кации, характеризующийся высокой
степенью использования энергетичес-
кого потенциала сырья, подвергаемо-
го термообработке (процесс назван
сверхадиабатическим горением). Его
осуществляют в реакторе (рис. 9.12)
типа вертикальной шахтной печи с
внутренним диаметром 1,6 м (внеш-
ний диаметр 2,5 м) и высотой 7,3 м,
куда сверху загружают в соотношении
1 : 0,4 отходы (преимущественная
крупность — 200 мм) и инертный ма-
териал типа шамота (крупность от -
120 до +70 мм), а снизу подают гази-
фицирующий агент — паро-воздуш-
ную смесь с температурой 60—80 °C).
Шамот выполняет функцию теплоно-
сителя и создает оптимальные усло-
вия для реакции газификации. Про-
цесс проводят при относительно ма-
лых линейных скоростях потока и осу-
ществляют в виде двух стадий: газифи-
кации отходов (максимальная темпе-
ратура в реакторе составляет 1200 °C —
в зоне несколько ниже середины ре-
актора) и сжигания полученного
синтез-газа (смесь водорода, оксида
и диоксида углерода, азота и водя-
Рис. 9.12. Реактор газификации в плотном
слое кускового материала без принуди-
тельного перемешивания и перемещения
отходов
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
ного пара, в которой присутствуют
углеводороды и аэрозоли пиролиз-
ных смол) в паровом котле с топ-
кой при избытке вторичного возду-
ха. Продукты газификации (газ и
шлак) выводят из реактора при тем-
пературе менее 150 °C, что характе-
ризует весьма высокий тепловой
КПД реактора. Теплотворная способ-
ность синтез-газа при газификации
обогащенной фракции ТБО состав-
ляет около 5000 кДж/м3. Перегретый
пар из котла является питанием па-
ровой машины с электрогенерато-
ром.
Поскольку процесс паро-воздуш-
ной газификации проводят в плотном
слое кускового материала при отно-
сительно малых линейных скоростях
потока, в синтез-газе, который вы-
водят из реактора сверху, практичес-
ки отсутствует золоунос. Перемеще-
ние твердого материала в реакторе
происходит под действием силы тя-
жести. Перемещаясь сверху вниз, ма-
териал последовательно проходит
зоны подогрева, сушки, пиролиза и
газификации. Получаемый в резуль-
тате процесса шлак практически не
содержит недожога. После выгрузки
из реактора его подвергают грохоче-
нию для отделения от инертного
материала, используемого в качестве
оборотного.
По массе исходных ТБО произво-
дительность одного реактора состав-
ляет 1,8 т/час, в случае газификации
обогащенной фракции ТБО она воз-
растает до 2,7 т/час. В процессе гази-
фикации обогащенной фракции ТБО
удельный расход дутьевого воздуха
составляет около 5000 м3/т (в том чис-
ле первичное дутье — 1000 м3/т, вто-
ричное дутье — около 4000 м3/т), во-
дяного пара — около 300 м3/т, элек-
462
троэнергии — около 40 кВт-ч/т. Объем
отходящих газов — около 5000 м3/т.
По расчетам, производство электро-
энергии составляет 330 кВт-ч/т гази-
фицируемых отходов.
Крупность материала не более
200 мм (допускается крупность 250 мм
для отдельных кусков бумаги и поли-
мерной пленки) и его теплотворная
способность не менее 1500 ккал/кг
представляют основные требования к
отходам, направляемым на газифика-
цию. Эти требования обеспечивают на
стадии обогащения ТБО введением в
технологическую схему соответству-
ющих операций, позволяющих так-
же предотвратить попадание в про-
цесс металлов, экологически опасных
и некоторых других компонентов.
Рассматриваемый процесс гази-
фикации по сравнению со слоевым
сжиганием ТБО имеет следующие
экологические преимущества:
поскольку процесс проводят в
плотном слое кускового материала
при относительно малых линейных
скоростях потока, в синтез-газе, вы-
водимом из реактора сверху, прак-
тически отсутствует, как отмечено
выше, золоунос (газы по пути свое-
го движения проходят своеобразный
фильтр). Учитывая, что на частицах
летучей золы осаждается большая
часть вредных примесей, в том числе
тяжелых металлов (металлы в виде
изделий в термический процесс пос-
ле сортировки не попадают, но в не-
больших количествах могут входить в
состав макулатуры, синтетических и
других материалов), предотвращение
золоуноса с газами представляется
важным преимуществом процесса га-
зификации (по сравнению с охарак-
теризованными выше традиционны-
ми термическими технологиями).
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Температура в зоне газификации
составляет 1200 °C, что обеспечивает
полное разложение опасных органи-
ческих соединений (в том числе ди-
оксинов и фуранов) до безвредных и
нейтральных. Необходимо отметить,
что существует два основных пути
образования дибензодиоксинов и ди-
бензофуранов: первичное образова-
ние в термическом процессе при тем-
пературах 300—600 °C и вторичное
образование на стадии охлаждения
дымовых газов при температурах от
250 до 450 °C (реакции их образова-
ния происходят на поверхности час-
тиц летучей золы в присутствии со-
единений хлора при катализе соеди-
нениями железа и меди). Чтобы свес-
ти к минимуму вторичное образова-
ние диоксинов, в процессе газифи-
кации и в некоторых вариантах оха-
рактеризованных выше технологий
реализуют закалку отходящих газов
(их быстрое охлаждение до 150 °C).
Учитывая малый золоунос, а также
восстановительную атмосферу в ре-
акторе (выше зоны газификации),
можно констатировать, что вероят-
ность'повторного образования диок-
синов на поверхности частиц летучей
золы после закалки очень мала. Од-
новременно восстановительная ат-
мосфера предотвращает образование
оксидов азота.
9.2.2. Методы переработки ТБО
при температурах выше темпе-
ратуры плавления шлака
Основными недостатками тради-
ционных методов термической пере-
работки ТБО являются большой
объем отходящих газов (5000—6000 м3
на 1 т отходов) и образование зна-
чительных количеств шлаков (около
25 % по массе или не менее 10 % по
объему), которые отличаются повы-
шенным содержанием тяжелых метал-
лов и по этой причине находят лишь
ограниченное применение (в основ-
ном, в качестве пересыпного мате-
риала на свалках). Для использования
в стройиндустрии эти шлаки долж-
ны быть обезврежены. Основным спо-
собом обезвреживания шлаков явля-
ется их плавление (в электропечах,
печах с газовыми или мазутными го-
релками и пр.) с последующим ос-
текловыванием. В остеклованной фор-
ме токсичные вещества находятся в
изолированном состоянии и нс вы-
мываются из шлака после его измель-
чения.
Для снижения количества отходя-
щих газов (и одновременно для улуч-
шения их состава) и, как следствие,
для сокращения затрат на весьма до-
рогостоящую газоочистку работы ве-
дут в двух направлениях. В соответ-
ствии с одним из них с помощью
сортировки сокращают по сравнению
с общей массу ТБО, направляемых
на термическую переработку, одно-
временно оптимизируя ее состав (с
точки зрения гомогенизации, повы-
шения и стабилизации теплотворной
способности, снижения содержания
вредных и балластных компонентов
и по ряду других показателей). По
другому направлению совершенству-
ют собственно термический процесс
(замена части дутьевого воздуха на
кислород, оптимизация подачи дутья,
применение комбинированных тер-
мических процессов «пиролиз-гази-
фикация» с использованием в каче-
стве газифицирующего агента кисло-
рода и энергетической утилизацией
образующегося синтез-газа: темпера-
тура в процессе газификации повы-
шается до 1400—2000 °C, что одно-
463
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
временно приводит к образованию
расплава шлака).
Для получения шлаковых распла-
вов непосредственно в процессе тер-
мической переработки ТБО необхо-
димо обеспечить температуру выше
температуры плавления шлаков (око-
ло 1300 °C), что требует, как прави-
ло, либо использования кислорода,
либо подвода дополнительной энер-
гии. Замена части дутьевого воздуха
на кислород одновременно обеспечи-
вает снижение количества отходящих
газов.
В настоящее время в мировой прак-
тике апробирован ряд методов высо-
котемпературной переработки ТБО:
а) комбинация процессов пиро-
лиз-сжигание (совместное сжигание
при 1300 °C пирогаза и твердого угле-
родистого гидролизного остатка, от-
сепарированного от минеральных
компонентов);
б) комбинация процессов пиро-
лиз-газификация-сжигание с исполь-
зованием в качестве газифицирующе-
го агента кислорода (температура
процессов 1400—2000 °C);
в) металлургические процессы:
— процесс сжигания при темпе-
ратуре 1350—1400 °C в слое барботи-
руемого шлакового расплава с ис-
пользованием кислородного дутья
(процесс Ванюкова, предложенный
для переработки ТБО);
— термический процесс при тем-
пературе 1400—1500 °C с использова-
нием электрошлакового расплава;
— доменный процесс при темпе-
ратуре 2000 °C;
г) плазменные технологии.
Сжигание в слое шлакового распла-
ва. Наиболее очевидным способом
повышения температуры сгорания
отходов является уменьшение содер-
464
жания в используемом окислителе
(воздухе) доли инертного компонента
(азота), на нагрев которого расходу-
ется значительная часть выделяющей-
ся энергии. При этом может быть ис-
пользовано и более простое оборудо-
вание для сжигания, например, шла-
ковые ванны, в которых отсутствуют
какие-либо движущиеся части.
Вторым значительным преимуще-
ством сжигания в кислороде являет-
ся резкое сокращение объема дымо-
вых газов и, следовательно, сниже-
ние затрат на газоочистку. Кроме это-
го, сниженная концентрация азота в
дутьевом воздухе позволяет умень-
шить количество образующихся при
высоких температурах оксидов азота,
очистка от которых представляет со-
бой серьезную проблему.
В начале 90-х годов для термичес-
кой переработки ТБО при темпера-
туре 1350—1400 “С предложены метал-
лургические печи Ванюкова (рис. 9.13).
Сжигание в них осуществляют в слое
находящегося в ванне печи барботи-
руемого шлакового расплава (образу-
ется из загружаемых в печь золошла-
ковых отходов ТЭЦ). Сбрасываемые
в ванну ТБО погружаются в интен-
сивно перемешиваемый вспененный
расплав. Барботаж расплава осуществ-
ляют с помощью окислительного
кислородно-воздушного дутья, пода-
ваемого через фурмы в нижней час-
ти боковых стенок печи (ниже уров-
ня расплава), для дожигания дымо-
вых газов предусмотрена подача ду-
тья через ряд верхних фурм (выше
уровня расплава). Минеральная часть
отходов растворяется в шлаке, а ме-
таллические компоненты расплавля-
ются. Для получения шлака заданно-
го состава в печь загружают флюс
(рекомендуется известняк).
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
Рис. 9.13. Схема переработки отходов в печи Ванюкова:
1 — барботируемый слой шлака, 2 — слой спокойного шлака; 3 — слой металла; 4 — огнеупор-
ная подина; 5 — сифон для выпуска шлака; 6 — сифон для выпуска металла; 7 — переток;
8 — водоохлаждаемыс стены; 9 — водоохлаждаемый свод; 10 — барботажные фурмы; 11 —
фурмы для дожигания; 12 — загрузочное устройство, 13 — крышка; 14 — загрузочная воронка,
15 — патрубок газоотвода
Шлак, выпускаемый из печи (не-
прерывно или периодически) в си-
фон, целесообразно подавать в жид-
ком виде на переработку в строитель-
ные материалы. Теоретически в дон-
ной фазе должен получаться металл,
однако практически в ходе опытных
испытаний его получить не удалось
(очевидно, по объективным причи-
нам: относительное содержание ме-
таллов в ТБО невелико, и они могут
либо теряться в шлаковом расплаве
механически, либо окисляться и сно-
ва переходить в шлаковую фазу).
В случае пониженной теплотвор-
ной способности ТБО в качестве до-
полнительного источника тепла мож-
но использовать уголь или природный
газ. Производительность печи по твер-
дым отходам — около 15 т/час.
Процесс Ванюкова предлагается
использовать не только для перера-
ботки ТБО, но и ряда промышлен-
ных отходов (в том числе путем со-
вместной переработки с ТБО). Необ-
ходимо отметить, что механический
перенос этого процесса для широко-
масштабной термической переработ-
ки ТБО не правомерен вследствие
того, что запуск печи достаточно сло-
жен и занимает 7—8 суток. Разрабо-
танный ИХФ РАН в Черноголовке
аналогичный реактор газификации
требует для запуска 2—3 часа, он име-
ет короткую (не более одного года)
кампанию, при переработке ТБО име-
ет место полная и закономерная по-
теря металлов в шлаке, создание бе-
зинерционной системы автоматичес-
кого регулирования процесса сложно
и, соответственно, сложно поддержа-
ние заданной температуры без допол-
нительного расхода энергии, тепло-
вой КПД печи Ванюкова низок.
Сжигание с использованием элек-
трошлакового расплава. Для получе-
ния шлакового расплава может быть
использован электротермический
465
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
метод, применяемый, например, при
плавке стали в электропечах.
Наиболее целесообразно исполь-
зовать электропечи не для переработ-
ки исходных ТБО, а для обезврежи-
вания шлаков, образующихся в про-
цессах термической переработки ТБО
или их обогащенных фракций при
температурах ниже температуры плав-
ления шлака. Выход шлаков в таких
процессах составляет 10—25 % от ис-
ходных ТБО, что резко снижает по-
требную производительность электро-
печей и позволяет вовлекать шлак в
переработку периодически.
В соответствии с данной техноло-
гией шлак направляют в электропла-
вильную печь, выполненную в виде
металлического кожуха, футерован-
ного изнутри огнеупорным кирпичом.
Температура жидкой шлаковой ван-
ны составляет 1400—1500 °C. Разогрев
шлака в электропечи осуществляют
с помощью графитовых электродов
(обычно трех), подключенных к ис-
точнику питания. Состав шлака мож-
но регулировать добавкой флюсов.
Шлак выгружают из электропечи
периодически. Поскольку соли тяже-
лых металлов из шлакового продук-
та не выщелачиваются, шлак можно
использовать как сырье для произ-
водства стройматериалов. Шлаки
после электроплавки могут быть пе-
реработаны в высококачественный
строительный материал, в частно-
сти, из них можно получать утепли-
тель с насыпной плотностью от 180
до 250 кг/м3 или пористый заполни-
тель конструкционных бетонов плот-
ностью до 900 кг/м3. Технология ос-
нована на гранулировании шлаково-
го порошка с добавками и последу-
ющем обжиге гранул во вращающей-
ся обжиговой печи.
466
Преимуществами электроплавки
шлаков являются отсутствие необхо-
димости подачи дутьевого воздуха,
простота поддержания температуры
процесса и получение экологически
чистого целевого продукта. Основные
недостатки переработки отходов в
электрошлаковой ванне связаны с
большим расходом электроэнергии
(около 100 кВт-ч на 1 т переплавляе-
мого шлака) и относительно высо-
ким расходом графитовых электродов
(10 кг/1000 кВт-ч). Вместе с тем в ус-
ловиях работы мусороперерабатыва-
ющего завода, производящего из от-
ходов энергию, большой расход пос-
ледней на электропереплав решаю-
щей роли не играет.
Таким образом, наиболее подхо-
дящим объектом для электропереп-
лавки являются шлаки и, возможно,
некоторые отходы сортировки ТБО.
Сжигание в плотном слое куско-
вого материала и шлаковом расплаве
без принудительного перемешивания и
перемещения материала (доменный
процесс). Для термической переработ-
ки твердых бытовых и промышлен-
ных отходов любого состава предло-
жено использовать шахтные печи (по
конструкции аналогичны доменным
печам). Подлежащие переработке от-
ходы смешивают с низкосортным
углем (расход угля — 25—30 % от ко-
личества загружаемых в печь отходов)
и известняком (расход известняка —
30 % от количества загружаемых в
печь отходов), загружают сверху в
печь и продувают предварительно
подогретым до 1000—1400 °C возду-
хом, обеспечивая получение в ниж-
ней части печи газов с температурой
не менее 2000 °C (воздух подогревают
в специальных подогревателях—кау-
перах, представляющих собой метал-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
лические футерованные емкости с
насадкой из керамических элементов
в виде шариков из диоксида цирко-
ния или алюминия).
Для переработки 60 тыс. т отходов
в год предполагается использовать
доменную печь объемом 200 м3 (вы-
сота — 18 м, диаметр горна — 4,25 м).
Продукты высокотемпературной пе-
реработки, жидкий металл (чугун) и
жидкий расплав шлака без повторно-
го их нагрева предполагают перера-
батывать в изделия. Предполагают так-
же утилизировать тепло отходящих
газов с целью производства тепловой
и электрической энергии.
Преимущества предлагаемого
процесса перед другими видятся в его
экологической безопасности и высо-
кой рентабельности, возможности
переработки любых отходов с полу-
чением товарной продукции широко-
го спроса. Вместе с тем, очевидно,
нет необходимости смешивать ТБО с
любыми другими отходами. Система
сбора ТБО и их доставки на завод
отличается от таковой других отходов,
в связи с чем допустима лишь совме-
стная переработка с ТБО отходов, к
ним приравненных. Наряду с этим
объемы образования ТБО таковы, что
не хватает мощностей для их про-
мышленной переработки, поэтому
организация совместной переработ-
ки ТБО и других многотоннажных
твердых отходов не актуальна.
Серьезным недостатком предлага-
емой технологии является необходи-
мость подачи в процесс больших ко-
личеств угля и известняка (следова-
тельно, необходимость дополнитель-
ных складских помещений и транс-
портных систем, сложных операций
шихтовки материалов, зависимость от
поставщиков и пр.). При плавке же-
лезных руд это оправдано, при пере-
работке же ТБО — является ослож-
няющим, неоправданным фактором
(суммарный расход угля и известня-
ка — около 60 % от количества ТБО).
К тому же морфологический состав
ТБО не позволяет эффективно выде-
лять металлический расплав в донной
фазе (очевидно, требуется добавка к
ТБО подходящих отходов с высоким
содержанием металла). В этой связи
технология доменного процесса при-
менительно к ТБО вряд ли оправда-
на (прежде всего, по экономическим
соображениям). Фактически в пред-
лагаемом процессе безвозвратно те-
ряются ценные компоненты ТБО
(алюминий, олово, черный металл),
которые можно выделить в самосто-
ятельные продукты при сортировке
ТБО. Реализация же получаемого по
данной технологии металлического
расплава проблематична.
Комбинированные процессы. Ком-
бинированные методы связаны с осу-
ществлением различных сочетаний
процессов пиролиза, сжигания и га-
зификации ТБО.
Пиролиз-сжигание пирогаза и от-
сепарированного углеродного остат-
ка с использованием необогащенногр
дутья, В масштабах опытно-промыш-
ленной установки испытана техноло-
гия переработки ТБО (процесс фир-
мы «Siemens KWU»), функциониру-
ющая по схеме «пиролиз-сжигание»
(рис. 9.14). Эта технология включает
измельчение отходов роторными
ножницами до размера менее 200 мм;
пиролиз отходов при 450 °C в течение
1 часа во вращающейся барабанной
печи (4 об/мин), снабженной обогре-
ваемыми внутренними лопастями (обо-
грев дымовыми газами с температурой
600 °C), с образованием пиролитичес-
467
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
кого газа и пиролитического твердого
остатка (смесь углерода и минеральных
компонентов); выделение из пироли-
тического остатка металлов и мине-
ральных компонентов (камни, стекло
и пр.) грохочением (отбирают фрак-
цию более 5 мм, выход которой равен
12—13 %); отделение черных и цветных
металлов от минеральных компонен-
тов; измельчение углеродистого остат-
ка на угольной мельнице до крупно-
сти менее 100 мкм; совместное сжи-
гание при небольшом избытке воз-
духа угольной пыли и пиролитичес-
кого газа при температуре 1300 °C с
образованием расплава шлака (выход
шлака 12—13%); утилизацию тепла
дымовых газов в котле-утилизаторе и
выработку электроэнергии в турбоге-
нераторе (350—450 кВт-ч/т).
Загрузка Реактор
отходов пиролиза
Котел-
Воздух
ТБО, осадок
сточных вод
Система
газоочистки
Топочный
газ
Камера высоко-
температурного утилизатор
сжигания
Технологич. газ
Е
Обработка осадка
Летучая
зола
*
о
Черные Цветные Стекло, абра- Гранулиро- Центральное
металлы металлы зив, керамика ванный шлак отопление
Пар
В
ф
о
§
I
ф
Рис. 9.14. Схема переработки отходов по технологии фирмы «Siemens KWU»
В получаемом на выходе из пиро-
литического барабана материале все
органические составляющие исход-
ных ТБО превращены в углеродис-
тый остаток, который отделяют от
минеральной части грохочением. По-
скольку температура в пиролизной
печи (450 °C) существенно меньше,
чем в печи сжигания (850 °C), в пер-
вой из них многие компоненты ТБО
(черные и цветные металлы, стекло
и пр) не претерпевают никаких из-
менений, а лишь очищаются от орга-
нических загрязнений, что упрощает
их выделение и утилизацию. Отделе-
ние минеральной составляющей от-
ходов перед процессом сжигания су-
щественно повышает экологическую
безопасность метода, так как в ды-
мовые газы и золу переходит суще-
ственно меньшее количество вредных
веществ (прежде всего, тяжелых ме-
таллов).
Основными достоинствами харак-
теризуемого метода являются его ав-
тогенность (процесс не требует под-
468
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
вода энергии) и получение экологи-
чески безвредного шлака (использу-
ется в качестве щебня). Основные
недостатки метода составляют дроб-
ление всей массы исходных ТБО и
грохочение углеродистого продукта
пиролиза, представляющего собой
сажистый, сильно пылящий матери-
ал, загрязняющий отделяемые мине-
ральные компоненты (последние пе-
реходят в класс +5 мм). Следует от-
метить также, что использование ба-
рабанной печи с лопастями представ-
ляется не самым удачным вариантом
для пиролиза ТБО, так как в резуль-
тате плавления содержащихся в от-
ходах пластмасс такие конструкции
склонны к забиванию.
Повышения надежности техноло-
гии, вероятно, можно добиться, пе-
рерабатывая лишь горючую фракцию
ТБО, которая по сравнению с исход-
ными ТБО более стабильна по соста-
ву, имеет более высокую теплотвор-
ную способность и меньшее содер-
жание балластной минеральной час-
ти. В этом случае, по-видимому, мож-
но будет отказаться от операции гро-
хочения пиролитического остатка,
которая сопровождается образовани-
ем большого количества трудно улав-
ливаемой угольной пыли, и исполь-
зовать более эффективную техноло-
гическую схему переработки.
Пиролиз-газификация (получение
синтез-газа при совместной термооб-
работке пирогаза и сепарированного
углеродистого остатка) с использова-
нием обогащенного кислородом дутья.
Головная часть технологической схе-
мы данного метода, разработанного
фирмой «Noel!» (рис. 9.15), во мно-
гом аналогична схеме, рассмотрен-
ной выше в предыдущем разделе, и
Загрузка Пиролиз Газификация Газоочистка
Рис. 9.15. Схема переработки отходов по технологии фирмы «Noell»
469
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
включает пиролиз дробленых ТБО в
барабанной печи при 550 °C (в отли-
чие от названной предыдущей техно-
логии используется полая барабанная
печь), сепарацию черных и цветных
металлов из твердых продуктов пиро-
лиза, тонкое измельчение не содер-
жащего металлов материала. Продукт
последней операции под большим дав-
лением инжектируют в верхнюю часть
реактора газификации, куда вводят
также технический кислород и раз-
дельно подают остальные продукты
пиролиза: охлажденный пирогаз, от-
деленный от пиролизных масел и
воды, и жидкие продукты пиролиза
(масла, вода) со следами пыли.
Процесс газификации, т.е. частич-
ное окисление в пламени техничес-
ким кислородом, осуществляют в ци-
линдрической реакционной камере,
контуры которой ограничены охлаж-
даемыми водой трубчатыми стенками.
При разложении органических ве-
ществ в реакторе образуется газ, со-
держащий СО и Н2, и свободный от
высокомолекулярных углеводородов.
Температуру реакции устанавли-
вают таким образом, чтобы обеспе-
чить плавление минеральных ве-
ществ, содержащихся в исходном
материале. Расплав стекает по охлаж-
даемым стенкам реактора в виде
пленки шлака. Жидкий шлак и син-
тез-газ выводят из зоны реакции че-
рез разгрузочное отверстие. В любой
точке реактора температура газа выше
температуры шлака.
В зоне охлаждения, находящейся
ниже реакционной камеры, газ и
шлак совместно охлаждают холодной
водой, впрыскиваемой через форсун-
ки. Газ выводят из зоны охлаждения
с температурой 150—210 °C в зависи-
мости от давления. Шлак отверждают
470
и в форме гранул удаляют через шлю-
зовой затвор.
Предварительно очищенный в
зоне охлаждения газ подвергают до-
полнительной очистке от соединений
серы. Сера, попадающая в процесс в
составе исходного сырья, находится
в форме сероводорода, который мо-
жет быть относительно просто отде-
лен и переведен в элементную серу,
передаваемую для реализации потре-
бителям.
Сточные воды из зоны охлажде-
ния содержат практически все твер-
дые примеси, содержащиеся в нео-
чищенном газе: хлориды щелочных
металлов и аммония, следы серово-
дорода. Эту воду можно удалить или
вернуть в процесс после извлечения
из нее растворенных газов и твердых
частиц. Конденсат, получаемый при
охлаждении синтез-газа, впрыскива-
ют в зону охлаждения.
Синтез-газ может быть либо на-
правлен в процесс синтеза метанола
или этанола (из-за нестабильного
морфологического состава ТБО такой
способ утилизации малоэффективен),
либо на сжигание в энергоустанов-
ках. Затраты на получение кислорода
при реализации этой технологии ком-
пенсируются существенным упроще-
нием отделения очистки дымовых
газов (получаемый в процессе син-
тез-газ требует простой схемы очист-
ки) и возможностью энергетическо-
го использования синтез-газа.
Пиролиз-газификация (получение
синтез-газа при совместной термооб-
работке пирогаза, углеродистого ос-
татка и минеральной фракции) с ис-
пользованием обогащенного кислоро-.
дом дутья. По технологии, разрабо-
танной фирмой «Thermoselect» и оха-
рактеризованной на рис. 9.16, исход-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
ные ТБО последовательно подверга-
ются дроблению, прессованию и пи-
ролизу при температуре 600 °C в печи
туннельного типа длиной 15 м. Из
пиролизной печи твердый углероди-
стый остаток вместе с минеральны-
ми компонентами, включая металлы,
направляют в реактор газификации
вертикального типа. В качестве гази-
фицирующего агента используют кис-
лород. Газификация с образованием
оксида углерода происходит в ниж-
ней части реактора при контакте уг-
леродистого остатка с кислородом.
Температура при этом повышается до
2000 °C, и образовавшийся расплав
поступает в шлаковую ванну, где раз-
деляется на два слоя — металличес-
кий и собственно шлаковый. Образу-
ющийся синтез-газ выводят из верх-
ней части реактора при 1200 °C, ох-
лаждают и подвергают очистке. Очи-
щенный синтез-газ сжигают с утили-
зацией энергии.
Основными недостатками процес-
са «Thermoselect» считают дробление
всей массы исходных ТБО и отсут-
ствие их предварительной сортиров-
ки, загрязнение синтез-газа летучи-
ми тяжелыми металлами (свинец,
кадмий, ртуть, олово) и связанное с
этим усложнение газоочистки, про-
блематичность утилизации металли-
ческого расплава.
Слоевое иди камерное сжигание
специально подготовленных отходов
совместно с природным топливом в
топках энергетических котлов. Начи-
ная с середины 70-х годов, за рубе-
жом находит применение метод со-
вместного сжигания ТБО и энерге-
тического топлива. Применение такой
технологии обеспечивает эффектив-
ное обезвреживание отходов, позво-
ляет экономить до 20 % энергети-
ческого топлива и создать условия для
стабильной выработки тепла. Кроме
того, исключается необходимость со-
здания новых специальных дорого-
стоящих агрегатов для сжигания от-
ходов. Достаточно произвести рекон-
струкцию уже работающих парогене-
471
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
раторов или внести изменения в кон-
струкцию серийных агрегатов. Пред-
полагают, что слоевое или камерное
сжигание специально подготовленных
отходов в топках энергетических кот-
лоагрегатов или в цементных печах в
ближайшее десятилетие получит ши-
рокое применение. В США и Велико-
британии с 70-х годов проводят ра-
боты по выработке из отходов топ-
лива «Retuse Derived Fuel» (RDF), ко-
торое можно длительное время хра-
нить и транспортировать на относи-
тельно большие расстояния.
Однако теплотехнические свой-
ства топлива, получаемого этими
странами, различны. В США стремят-
ся получить высококачественное топ-
ливо (далее — продукт), что связано
с высокими капиталовложениями, а
Великобритания создает простые де-
шевые способы получения продукта
низкого и среднего качества. В то вре-
мя как в США экономичными явля-
ются установки производительнос-
тью от 1000 т/сутки перерабатывае-
мых отходов и выше, в Великобри-
тании это значение снижено до 200—
300 т/сутки.
В технологическом процессе полу-
чения продукта подавляющее боль-
шинство схем на первом этапе под-
готовки включает дробление отходов
и последующую сепарацию черных
металлов. Некоторые системы ограни-
чиваются этими двумя операциями. В
таком случае продукт содержит зна-
чительный процент балластных фрак-
ций и его складирование и транспор-
тировка не оправданы. Однако, как
правило, при изготовлении продук-
та не ограничиваются измельчением
и сепарацией, а применяют аппара-
ты для разделения (различные сита,
воздушные, баллистические и другие
472
виды сепаратов) и агрегаты для уп-
лотнения, позволяющие гранулиро-
вать и брикетировать сырье. Получен-
ное таким способом топливо удобно
складировать и транспортировать.
Выбор способа получения продук-
та в значительной степени зависит от
вида отходов, их состава, а также
последующего способа использования
синтетического продукта. Естествен-
но, что по мере усложнения процес-
са получения продукта возрастают
капиталовложения и эксплуатацион-
ные расходы. Способы получения про-
дукта отличаются, во-первых, каче-
ством топлива и, во-вторых, удель-
ным количеством топлива на тонну
отходов.
Продукт можно использовать в
качестве основного или дополнитель-
ного топлива. Во втором случае в ка-
меру сгорания его можно подавать
вместе с основным топливом (напри-
мер, углем). Многие котельные уста-
новки, оборудованные устройствами
для удаления шлака и летучей золы,
нуждаются лишь в небольших моди-
фикациях для работы на продукте.
При проектировании совместного
сжигания необходимо провести ряд
сравнений угля и продукта. Следует
учитывать свойства топлива: теплоту
сгорания, химический состав, вклю-
чая N, S, F и CI, состав золы, шлака
и температуры их плавления. Величи-
ны теплоты сгорания, характеризую-
щие продукт, разнообразны, но ана-
литические данные оценки 223 проб
(479 т) свидетельствуют, что они на-
ходятся в пределах 5300—7700 кДж/кг.
Примером простейшей схемы
приготовления и применения RDF
может служить установка в Бирмен-
геме (Великобритания), построенная
фирмой «Imperial Metal Industries»
Часть VIH. Технологические решения по утилизации твердых отходов
(IMI). Теплота сгорания получаемого
на ней топлива сопоставима с тако-
вой неподготовленных отходов и со-
ставляет около 2200 ккал/кг. На уста-
новке IMI ТБО загружают в прием-
ный бункер, откуда транспортером
подают в мельницу производительно-
стью 15 т/ч системы Tollemach, где
отходы размельчают до максимально-
го размера 15 см (80 % дробленых от-
ходов имеют размер менее 5 см). Да-
лее из дробленых отходов отделяют
черные металлы. Подготовленные та-
ким образом отходы загружают в зак-
рытые контейнеры и перевозят авто-
транспортом в котельную, располо-
женную на расстоянии 1 км от уста-
новки подготовки отходов.
Доставленные к котельной подго-
товленные отходы из контейнеров
выгружают на ленточный транспор-
тер и воздуходуховкой через две го-
релки вдувают в котлоагрегат, где их
сжигают вместе с углем.
Расход топлива составляет 5 т/ч,
что соответствует 50 % от общего рас-
хода топлива (по тепловой нагрузке).
Как показал опыт, несмотря на уве-
личение содержания летучей золы в
дымовых газах, перегрузки электро-
фильтров не наблюдается. Капиталь-
ные вложения на сооружение установ-
ки д ля получения RDF по способу IMI
составили в 1975 г. около 0,5 млн. фун-
тов стерлингов. Этот метод применя-
ется только для установок со слое-
вым способом сжигания.
Пиролиз ТБО. Сухой перегонкой
(пиролизом) отходов принято назы-
вать процессы термического разложе-
ния топлива без доступа окислителя.
Для процессов пирогенетического
разложения отходов характерно сте-
хиометрическое уравнение, подобное
уравнениям химических реакций: от-
ходы -> газ + смолы + водный ра-
створ + углеродистый твердый оста-
ток (кокс).
Соотношение количеств получа-
емых продуктов (газообразных, жид-
ких и твердых) и их состав зависят
от условий пиролиза и состава сы-
рья. Особое влияние на процесс ока-
зывают скорость нагревания и тем-
пература, с повышением которых
значительно увеличивается выход
газа (растет содержание водорода) и
жидких продуктов. Выделение газо-
образных веществ заканчивается при
температурах 1000—1100 °C. Тепло-
творная способность газов ~ 11180—
13040 кДж/м3. Конденсирующаяся из
парогазовой фазы жидкость содержит
около 70—80 % воды, деготь, нера-
створимые масла, уксусную кислоту,
метанол и другие органические ве-
щества. Ее теплотворная способность
изменяется от 2330 до 4660 кДж/кг.
Твердый продукт имеет теплотворную
способность 25630—27960 кДж/кг без-
зольного вещества.
В результате газификации углерод
твердого остатка под воздействием
окислителя (воздуха, кислорода или
водяных паров) превращается в га-
зообразное топливо Оставшийся пос-
ле этого твердый остаток содержит
лишь минеральную часть отходов в
виде золы или шлака. В основе гази-
фикации лежит либо неполное горе-
ние кокса (при недостатке кислоро-
да), либо полное горение с последу-
ющим реагированием углерода с уг-
лекислотой и водяным паром.
Образование так называемого воз-
душного газа (при воздушном или
кислородном дутье) сопровождается
следующими реакциями:
2С + О2 = 2 СО
(при неполном горении),
473
Глава 9 Утилизация твердых бытовых отходов
с + о2 = со2
(при полном горении),
СО2 + С = 2СО.
При паровом дутье происходят
следующие реакции образования во-
дяного газа:
с + н2 о = со + н2,
С+2Н2О = СО2+ 2Н2,
СО2 + С = 2СО,
СО2 + Н2= СО + Н2О.
При реагировании с коксом сме-
си воздуха (или кислорода) и водя-
ного пара образуется так называемый
смешанный или паровоздушный газ;
в этих условиях протекают все вы-
шеуказанные химические реакции.
Перечисленные реакции являются
суммарными: в действительности ме-
ханизм реагирования при пиролизе
отходов значительно более сложен.
В основу классификации пиролиз-
ных установок положен температурный
уровень процесса, поскольку именно
температурой в реакторе определяется
выход и качество продуктов пиролиза
отходов того или иного состава. В соот-
ветствии с этим различают три разно-
видности пиролиза: низкотемператур-
ный (450—550 °C), характеризующий-
ся минимальным выходом газа, мак-
симальным количеством смол, масел
и твердых остатков; среднетемператур-
ный (до 800 °C), при котором увели-
чивается выход газа, уменьшается ко-
личество смол и масел; высокотемпе-
ратурный (свыше 800 °C), отличаю-
щийся максимальным выходом газов
и минимальным количеством смоло-
образных продуктов.
Высокотемпературный пиролиз
имеет ряд преимуществ по сравнению
474
с другими методами: он обеспечива-
ет более интенсивное преобразование
исходного продукта; скорость реак-
ций возрастает с увеличением тем-
пературы по экспоненте, в то время
как тепловые потери возрастают ли-
нейно; расширяется промежуток теп-
лового воздействия на отходы, про-
исходит более полный выход летучих
продуктов; сокращены объем и ко-
личество остатка по окончании про-
цесса.
Установки высокотемпературного
пиролиза (УВТП) позволяют наряду
с бытовыми обезвреживать и произ-
водственные отходы.
Различают высокотемпературный
пиролиз с твердым (до 1100 °C) и
жидким (свыше 1400 °C) шлакоуда-
лением. При пиролизе стремятся из-
бегать области температур в интерва-
ле 1050—1400 °C, поскольку в этом
диапазоне начинается размягчение и
плавление шлаков, что может при-
вести к неполадкам в системе шла-
коудаления. Установки как с твердым,
так и с жидким шлакоудалением под-
разделяют в зависимости от схем
организации процесса (прямоточная,
противоточная), конструктивного
оформления и принципа действия
реактора (шахтный, барабанный,
плазменный), вида дутья (воздушное,
кислородное, паровое). Системы с
твердым шлакоудалением отличают-
ся, кроме того, наличием или отсут-
ствием процесса газификации коксо-
вого остатка, характером подвода теп-
ла к слою перерабатываемых отходов
(внешний и внутренний нагрев).
Основным узлом пиролизной ус-
тановки (рис. 9.17) является реактор,
представляющий собой шахтную печь
со встроенной внутри него швельшах-
той, а также система эвакуации га-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
зов, позволяющая избежать смеши-
вания пиролизных и дымовых газов.
Отходы загружают в верхнюю
часть реактора с тремя затворами
шиберного типа. Под действием соб-
ственного веса отходы опускаются
через швелыиахту в нижнюю часть
реактора, куда подается подогретый
до 800 °C воздух. Углеродистый оста-
ток от пиролиза отходов сгорает, соз-
давая температуру 1600 °C, достаточ-
ную для плавления негорючих состав-
ляющих. Расплавленный шлак выво-
дится в шлаковую ванну. Дымовые
газы, омывая швелыиахту, направля-
ются в воздухоподогреватель, а затем,
пройдя системы газоочистки, выхо-
дят в атмосферу.
Рис. 9.17. Схема установки высокотемпературного пиролиза:
1 — приемная воронка, 2 — затвор; 3 — конденсатор жидких продуктов, 4 — дроссельные
заслонки; 5 — вентилятор; 6 — газоанализатор; 7 — дымосос, 8 — система газоочистки; 9 —
сопло подогретого воздуха; 10 — воздухоподогреватель; 11 — водяная ванна; 12 — швсльшахта
Пиролиз отходов осуществляется
в швелынахте, полученные продук-
ты отводятся через ее верхнюю часть
в конденсатор. В конденсаторе из газа
выделяются влага и смола.
Часть газа отбирается для горелок,
расположенных в воздухоподогрева-
теле и в нижней части реактора. По
тракту дымовых газов за системой
газоочистки установлен газоанализа-
тор, воздействующий через систему
регулирования на дроссельные зас-
лонки, установленные на линии ухо-
дящих дымовых газов и горючего газа.
При появлении в дымовых газах про-
дуктов неполного сгорания открыва-
ется дроссельная заслонка в линии
горючего газа и прикрывается заслон-
ка в линии уходящих газов. Таким
образом, в линию пиролизного газа
попадает минимум балластных про-
дуктов полного сгорания уходящих
дымовых газов, которые направляют-
ся в дымоход. Благодаря такой схеме,
теплота сгорания получаемого пиро-
лизного газа в основном зависит толь-
ко от состава и свойств обрабатывае-
мых отходов.
475
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
9.3. Полевое компостирование
ТБО
В мировой практике применяют
две принципиальные схемы полево-
го компостирования: с предваритель-
ным дроблением ТБО и без предва-
рительного дробления. В первом слу-
чае для измельчения ТБО использу-
ют специальные дробилки, во вто-
ром — измельчение (менее эффек-
тивное) происходит за счет много-
кратного перелопачивания компос-
тируемого материала. Неизмельчен-
ные фракции отделяют на конт-
рольном грохоте. Установки полево-
го компостирования, оснащенные
дробилками для предварительного
измельчения ТБО, обеспечивают
больший выход компоста и дают
меньше отходов производства.
ТБО измельчают молотковыми
дробилками или небольшими биотер-
мическими барабанами. При вращении
барабана с частотой до 3,5 мин-1 и
выше материал находится в нем не
более суток. После такой обработки
60—70 % материала проходит через
сито барабанного грохота с ячейка-
ми диаметром 38 мм. Плотность отсе-
ва достигает 0,7—0,8 т/м3. Барабан
обеспечивает достаточное для даль-
нейшей обработки измельчение ТБО
за 1200—2000 оборотов.
Как и заводы МПБО, сооружения
и оборудование полевого компости-
рования должны обеспечить прием и
предварительную подготовку ТБО,
биотермическое обезвреживание и
окончательную обработку компоста.
ТБО разгружают в приемный бункер
или в наиболее простом случае на
выровненную площадку. Бульдозе-
ром, грейферным краном или специ-
альным оборудованием формируют
штабеля, в которых происходят про-
476
цессы аэробного биотермического
компостирования. Высота штабелей
зависит от метода аэрации материала
и при использовании принудительной
аэрации может превышать 2,5 м. Ши-
рина штабеля поверху не менее 2 м.
Угол заложения откосов равен 45’
(соответствует углу естественного от-
коса для ТБО и компоста). Длина
штабеля 10—50 м. Между параллель-
но и продольно расположенными
штабелями оставляют расстояние 3—
6 м для проезда.
Для предотвращения развеивания
бумаги, выплода мух, устранения за-
паха поверхность штабеля покрыва-
ют изолирующим слоем торфа, зре-
лого компоста или земли толщиной
20 см. Выделяющееся под влиянием
жизнедеятельности термофильных
микроорганизмов тепло приводит к
«саморазогреванию» компостируемо-
го материала. При этом наружные
слои материала в штабеле служат
теплоизоляторами и сами разогрева-
ются меньше, в связи с чем для на-
дежного обезвреживания всей мас-
сы материала штабеля необходимо
перелопачивать (наружные слои при
перелопачивании оказываются внут-
ри штабеля). Кроме того, перелопа-
чивание способствует лучшей аэра-
ции всей массы компостируемого ма-
териала. Продолжительность обезвре-
живания ТБО на площадках компо-
стирования колеблется в пределах 1—
6 месяцев, в зависимости от исполь-
зуемого оборудования, принятой
технологии и сезона закладки шта-
белей.
В штабелях весенне-летней заклад-
ки недробленых ТБО через 5—10 дней
температура компостируемого мате-
риала повышается до 60—70 °C и
удерживается на таком уровне 15—
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
20 дней, затем снижается до 40—45 °C
и в течение 3—4 месяцев снижается
до 30—35 °C. Перелопачивание спо-
собствует активизации процесса. Че-
рез 4—6 дней после перелопачивания
температура на несколько дней сно-
ва поднимается до 60—65 °C. При
осенне-зимней закладке температура
в течение первого месяца поднима-
ется в отдельных очагах, и только
через 1,5—2 месяца температура все-
го штабеля достигает 50—60 °C и ос-
тается на таком уровне в течение двух
недель (скорость подъема температу-
ры зависит от температуры уложен-
ных ТБО и окружающего воздуха).
Далее в течение 2—3 месяцев темпе-
ратура компостируемого материала
удерживается на уровне 20—30 °C, а
с наступлением лета повышается до
30-40 °C.
В процессе компостирования ин-
тенсивно снижается влажность мате-
риала, в связи с чем для повыше-
ния активности биотермического
процесса наряду с перелопачивани-
ем и принудительной аэрацией про-
изводят увлажнение материала. Зре-
лый компост перед отправкой потре-
бителю направляют на грохот, где
его очищают от крупных балластных
фракций.
В некоторых схемах ТБО разделя-
ют на фракции до компостирования.
Из ТБО и компоста или (там, где нет
дробления) только из компоста элек-
тромагнитным сепаратором извлека-
ют черный металлолом.
На рис. 9.18 представлены неко-
торые принципиальные схемы соору-
жений полевого компостирования.
На рис. 9.18 а, 6, в, г представлены
схемы с предварительным измельче-
нием ТБО, на рис. 9.18, д обработка
перенесена в конец технологической
линии. На рис. 9.18, а, б, в ТБО раз-
гружают в приемные бункера, осна-
щенные пластинчатым питателем, на
рис. 9.18, г — грейферным краном. На
рис. 9.18, о, б, г измельчение ТБО
осуществляют в дробилке с верти-
кальным валом, на рис. 9.18, в — в
горизонтальном вращающемся бара-
бане.
На рис. 9.18, а измельченные ТБО
смешивают с обезвоженным осадком
сточных вод и далее направляют в
штабеля, где они находятся несколь-
ко месяцев. За время компостирова-
ния материал несколько раз перело-
пачивают. На рис. 9.18, £ представле-
на технология компостирования в две
стадии. Первые десять дней биотер-
мический процесс проводят в закры-
том помещении, разделенном под-
порными продольными стенками на
отсеки. Компостируемый материал
каждые два дня специальной подвиж-
ной установкой перегружают из од-
ного отсека в другой. Для активиза-
ции биотермического процесса про-
изводят принудительную аэрацию
компостируемого материала через
отверстия, расположенные в основа-
нии отсеков. Из закрытых отсеков
компостируемый материал после гро-
хочения перегружают на открытую
площадку, где он дозревает в штабе-
лях в течение 2—3 месяцев. Схема,
изображенная на рис. 9.18, в, отлича-
ется от остальных тем, что в качестве
дробилки в ней используют барабан. В
схеме, показанной на рис. 9.18, г, ис-
пользуют двойное грохочение мате-
риала. Измельченный в дробилке ма-
териал при первичном грохочении
разделяют на две фракции: крупную
(направляемую на сжигание) и мел-
кую (направляемую на компостиро-
вание). Компостирование осуществля-
477
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
ют на открытой площадке с продоль-
ными подпорными стенками, осна-
щенной установкой для перегрузки
компостируемого материала в сосед-
ние отсеки.
Зрелый компост подвергают по-
вторному (контрольному) грохоче-
нию, после чего отправляют потре-
бителю. При отсутствии дробилки для
ТБО может быть применена схема,
изображенная на рис. 9.18, д, в кото-
рой грохочение, дробление и магнит-
ная сепарация производятся в конце
технологического цикла.
Рис. 9.18. Принципиальные схемы сооружений полевого компостирования ТБО:
А — совместная переработка ТБО и ОСВ; Б — двухстадийное компостирование ТБО; В — схема
с предварительной переработкой ТБО в биобарабане; Г — схема с предварительным дроблени-
ем, грохочением и компостирования в открытых отсеках; Д — компостирование недробленых
ТБО; 1 — приемный бункер с пластинчатым питателем, 2 — дробилка для ТБО; 3 — подвесной
электромагнитный сепаратор, 4 — подача ОСВ, 5 — смеситель; 6 — штабеля; 7 — грейферный
кран; 8 — закрытое помещение для первой стадии компостирования; 9 — подвижная установка
для перелопачивания и перегрузки компоста; 10 — продольные подпорные стенки; 11 — аэрато-
ры; 12 — контрольный грохот для компоста; 13 — биобарабан; 14 — первичный грохот для
дробленых ТБО; 15 — цилиндрический контрольный грохот; 16 — дробилка для компоста
478
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
9.4. Складирование ТБО
на полигонах
В настоящее время в России, как
и в большинстве других стран, депо-
нирование ТБО производят в основ-
ном на полигонах (санитарных свал-
ках), куда в соответствии со сложив-
шейся практикой направляют 96,5 %
всей их массы. Здесь отходы склади-
руют на грунт с соблюдением усло-
вий, препятствующих распростране-
нию болезнетворных микроорганиз-
мов и обеспечивающих защиту от за-
грязнения атмосферы, почвы, поверх-
ностных и грунтовых вод.
Технология складирования (депо-
нирования) на полигонах заключает-
ся в послойном (через каждые 0,5 м)
уплотнении ТБО, размещаемых на
ограниченной площади — рабочей
карте шириной 5—10 м и длиной 30—
150 м, ежесуточной изоляции уплот-
ненной их массы высотой 2 м слоем
грунта или инертного материала тол-
щиной 0,15 м. Защиту грунтовых вод
от загрязнения обеспечивают выбором
соответствующего земельного участка,
имеющего в качестве основания гли-
ны или тяжелые суглинки, то есть
грунты с низким (менее 10—5 см/сек)
коэффициентом фильтрации и высо-
кой адсорбирующей способностью.
Минимальное расстояние от полиго-
на до жилой застройки — 500 м.
Экономное использование отво-
димых под полигоны земельных уча-
стков обеспечивают за счет послой-
ного уплотнения отходов до плотно-
сти 700—900 кг/м3 специальными
катками или тяжелыми бульдозера-
ми и повышения общей высоты
складирования до 20 и более метров.
Высоконагружаемые полигоны в 2—
3 раза уменьшают потребность в зе-
мельных площадях по сравнению со
все еще широко распространенны-
ми свалками.
Складирование ТБО на полигонах
представляет наиболее простой и де-
шевый метод среди других методов
обращения с ними, хотя его реали-
зация и требует ежегодно не менее
0,5—0,6 гектаров новых земельных
площадей на каждые 100 тысяч жи-
телей. Однако этому способу обраще-
ния с ТБО свойственны и существен-
ные недостатки: отсутствие вблизи
городов подходящих свободных зе-
мельных участков, постоянное увели-
чение дальности вывоза отходов и,
как следствие, все возрастающая по-
требность в мусоровозных машинах и
горюче-смазочных материалах.
На действующем полигоне в ка-
честве основных работ выполняют
прием (выгрузку), складирование и
изоляцию ТБО. В настоящее время все
работы на полигонах по складирова-
нию, уплотнению, изоляции отходов
и последующей рекультивации зани-
маемых ими участков полностью ме-
ханизированы.
На полигоне организуют беспере-
бойную разгрузку мусоровозов. При-
бывающие на полигон мусоровозы
разгружают у рабочей карты. Площад-
ку разгрузки мусоровозов перед ра-
бочей картой разбивают на два учас-
тка. Схема разгрузки мусоровозов про-
ведена на рис. 9.19. На одном участке
площадки разгружают мусоровозы,
на другом же в это время работают
бульдозеры или катки-уплотнители.
Размещение мусоровозов на площад-
ке разгрузки обеспечивает возмож-
ность беспрепятственного выезда каж-
дой разгрузившейся машины. Продол-
жительность приема мусоровозов под
разгрузку на одном участке площадки
составляет 1—2 ч. Минимальную пло-
479
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
щадь перед рабочей картой с учетом
разбивки ее на две части предусмат-
ривают такого размера, чтобы обес-
печивать одновременную разгрузку не
менее 12 % мусоровозов, прибываю-
щих в течение рабочего дня.
а
Рис. 9.19. Схема разгрузки мусоровозов на полигоне ТБО:
а — первая и третья очередь разгрузки ТБО (8—10, 12—14 ч); б — вторая и четвертая очередь
разгрузки ТБО (10—12, 14—16 ч); 1 — площадка разгрузки мусоровозов (в соответствии со
сменностью); 2 — мусоровозы; 3 — рабочая карта (или траншея складирования); 4 — площадка
разгруженных ТБО; 5 — ТБО; 6 — направление работы бульдозеров по сдвиганию ТБО к рабо-
чей карте (траншее); 7 — направление выезда мусоровозов с площадки после разгрузки '
Выгруженные мусоровозами ТБО
складируют на рабочей карте, не до-
пуская беспорядочного их размеще-
ния по площади полигона за преде-
лами площадки, отведенной на дан-
ные сутки (рабочей карты). Устанав-
ливают следующие размеры рабочей
карты: ширина 5 м (для траншей-
ных карт — 12 м), длина 30—150 м.
Бульдозеры сдвигают ТБО на рабо-
чую карту, создавая их слои высо-
той до 0,5 м. За счет 5—10 уплотнен-
480
ных слоев создают вал с пологим
откосом высотой 2 м над уровнем
площадки разгрузки мусоровозов.
Вал следующей рабочей карты «над-
вигают» бульдозерами к предыдуще-
му (складирование по методу «над-
вига»). При этом методе отходы ук-
ладывают снизу вверх. Схема уклад-
ки отходов методом «надвига» при-
ведена на рис. 9.20.
Уплотненный слой ТБО высотой
2 м изолируют 25-сантиметровым
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
слоем грунта (при обеспечении уп-
лотнения в 3,5 раза и более допуска-
ется изолирующий слой толщиной
0,15 м). Разгрузку мусоровозов перед
рабочей картой осуществляют на слое
ТБО, со времени укладки и изоля-
ции которого прошло более 3-х ме-
сяцев (по мере заполнения карт
фронт работ отступает от ТБО, уло-
женных в предыдущие сутки). Схема
очередности заполнения карт мето-
дом «надвига» приведена на рис. 9.21.
Рис. 9.20. Схема укладки отходов методом «надвига» (снизу вверх):
1 — скрепер, доставляющий грунт; 2 — изолирующий слой; 3 — грунт для изоляции; 4 —
бульдозер, уплотняющий ТБО; 5 — бульдозер, транспортирующий ТБО от места выгрузки му-
соровоза к рабочей карте; 6 — мусоровоз на месте выгрузки; 7 — укладка наклонных слоев; 8 —
укладка тонких горизонтальных слоев; 9 — выгруженные ТБО
Рис. 9.21. Схема очередности заполнения карт методом «надвига»:
1—13 — нумерация карт с учетом очередности их заполнения ТБО; 14 — временная дорога для
выезда разгрузившихся мусоровозов; 15 — временная дорога для прибывающих мусоровозов;
16 — хозяйственная зона; 17 — постоянная подъездная дорога к полигону; 18 — поперечная
полоса карты с условным показом следа от двух гусениц и направления движения уплотняюще-
го бульдозера
Складирование ТБО методом
«сталкивания» осуществляют сверху
вниз, обеспечивая высоту откоса не
более 2,5 м. При методе «сталкива-
ния» в отличие от метода «надвига»
мусоровозный транспорт разгружа-
481
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
ют на верхней изолированной поверх-
ности рабочей карты, образованной
в предыдущий день. Схему укладки
отходов методом «сталкивания» ил-
люстрирует рис. 9.22. По мере запол-
нения карт фронт работ движется
вперед по уложенным в предыдущие
сутки ТБО. Схема очередности запол-
нения карт методом «сталкивания»
показана на рис. 9.23.
Рис. 9.22. Схема укладки отходов методом
«сталкивания» (сверху вниз):
1 — мусоровоз на месте разгрузки; 2 — изоля-
ция, нанесенная в предыдущий день; 3 — уп-
лотнение отходов на рабочей карте; 4 — изо-
ляция, нанесенная 0,5—1 год назад
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
----- 14
------ 15
Рис. 9.23. Схема очередности заполнения карт методом «сталкивания»:
1—13 — нумерация карт с учетом очередности их заполнения ТБО; 14 — временная дорога для
выезда разгрузившихся мусоровозов; 15 — временная дорога для прибывающих мусоровозов;
16 — хозяйственная зона; 17 — постоянная подъездная дорога к полигону
Уплотнение уложенных на рабо-
чей карте слоями по 0,5 м ТБО осу-
ществляют тяжелыми бульдозерами
массой 14 т и катками на базе трак-
торов мощностью 75—100 кВт (100—
130 л.с.). Уплотнение слоями более
0,5 м не допускают. Уплотнение осу-
ществляют 2-х—4-х кратным прохо-
дом по одному месту бульдозера, дви-
гающегося вдоль длинной стороны
карты. При 2-х кратном проходе буль-
дозера плотность ТБО составляет
570—670 кг/м3, при 4-х кратном про-
ходе — 670—800 кг/м3. Контрольные
определения степени уплотнения
складированных ТБО осуществляют
два раза в год с целью определения
степени равномерности просадки тела
полигона.
Грунтом осуществляют как про-
межуточную, так и окончательную
изоляцию уплотненного слоя ТБО.
При складировании ТБО на откры-
тых, незаглубленных картах промежу-
точную изоляцию в теплое время года
осуществляют ежесуточно, в холод-
ное время года — с интервалом не
более трех суток. Слой промежуточ-
ной изоляции при уплотнении ТБО
бульдозерами составляет, как указа-
но выше, 0,25 м, при уплотнении же
ТБО катками КМ-305 — 0,75 м. Раз-
482
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
работку грунта для изоляции ТБО и
доставку его на рабочую карту про-
изводят скреперами.
В зимний период в качестве изо-
лирующего материала можно исполь-
зовать строительные отходы и отходы
производства (в виде извести, мела,
соды, гипса, графита и тому подоб-
ных материалов). В виде исключения в
зимний период для изоляции ТБО при-
меняют снег, подаваемый бульдозера-
ми с ближайших участков полигона. В
весенний же период с установлением
температуры свыше 5 °C площадки, где
была применена изоляция снегом,
покрывают слоем грунта. Укладку сле-
дующего яруса ТБО на изолирующий
слой из снега не допускают.
На территориях полигонов запре-
щены сжигание ТБО и сбор утиля. Для
предупреждения возможных в жаркие
и сухие периоды возгораний склади-
руемых ТБО полигоны обеспечивают
средствами их увлажнения.
Промышленные отходы (ПО),
допускаемые для складирования на
полигонах совместно с ТБО, нс дол-
жны принадлежать к взрывоопасным
и самовоспламеняющимся материа-
лам и иметь влажность более 85 %.
Основным санитарным условием со-
вместного складирования является
требование, чтобы токсичность сме-
си ПО и ТБО не превышала токсич-
ности бытовых отходов по данным
анализа водной вытяжки. Заключение
о возможности приема ПО и совме-
стного их складирования с ТБО вы-
дают на основе результатов анали-
зов диагностических лабораторий по-
лигонов, либо результатов анализов,
выполненных по договорам с пред-
приятиями-поставщиками ПО спе-
циализированными сертифициро-
ванными лабораториями.
Промышленные отходы IV клас-
са опасности, принимаемые на по-
лигоны ТБО без ограничений в ко-
личественном отношении и исполь-
зуемые в качестве изолирующего ма-
териала, должны характеризоваться
содержанием токсичных веществ в
водной вытяжке (1 л воды на 1 кг
отходов) на уровне такого же филь-
трата из ТБО, интегральными пока-
зателями — биохимической потреб-
ностью в кислороде (БПК20) и хи-
мической потребностью в кислоро-
де (ХПК) — не выше 300 мг/л, а
также иметь однородную структуру
частиц фракции — 250 мм. ПО IV и
III классов опасности, принимаемые
на полигоны ТБО в ограниченном
количестве (не более 30 % от массы
ТБО) и складируемые совместно с
ТБО, должны иметь содержание в
водной вытяжке токсичных веществ
на уровне такого же фильтрата из
ТБО и значения БПК20 и ХПК не
более 5000 мг/л.
На рис. 9.24 показаны основные
технологические операции при экс-
плуатации полигона.
9.5. Комплексная
переработка ТБО
Сложность состава ТБО обуслов-
ливает отсутствие универсального
метода решения их проблемы, в пол-
ной мере удовлетворяющего ансамб-
лю современных требований рыноч-
ной экономики, экологии и ресур-
сосбережения. Таким требованиям,
как свидетельствуют тенденции раз-
вития этой области в передовых стра-
нах, в наибольшей степени удовлет-
воряют технологии комплексной пе-
реработки ТБО, ориентированные, в
частности, на выделение из их мас-
сы имеющих потребительскую цен-
483
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
ность компонентов (металлов, маку-
латуры, пластмасс, стекла, текстиля
и т.п.) и улучшение за счет этого и
других сепарационных операций ка-
чества остающихся масс ТБО как топ-
лива и сырья для ферментации.
Рис. 9.24. Основные технологические операции при эксплуатации полигонов
Наиболее распространенными в
отечественной практике промышлен-
ной переработки ТБО в настоящее
время являются охарактеризованные
выше процессы их компостирования
и сжигания.
Основные недостатки прямого
(без предварительной подготовки)
компостирования смешанных ТБО
сводятся к необходимости депони-
рования больших масс их составля-
ющих, не способных к фермента-
ции, на полигонах, а также низкое
качество целевого продукта — ком-
поста, характеризующегося повы-
шенным содержанием тяжелых ме-
таллов и плохим товарным видом,
что обусловливает трудности его
сбыта. Низкая теплотворная способ-
ность смешанных ТБО препятству-
ет их использованию в виде каче-
ственного топлива, обеспечивающе-
го производство тепловой и элект-
рической энергии. Преодоление этих
недостатков в значительной степе-
ни возможно при использовании
484
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
специальной подготовки ТБО, сво-
дящейся к осуществлению различ-
ной сложности комплекса операций
по их сортировке.
Рис. 9.25. Технологическая схема сортировки ТБО
Технология последней может
включать как разнообразные сочета-
ния собственно сепарационных про-
цессов (магнитных, воздушных,
электрических и других видов), так
и вспомогательные операции меха-
нического дробления и измельчения.
На рис. 9.25 в качестве иллюстраци-
онного примера представлена одна
из технологических схем сортиров-
ки ТБО, дающая представление о
номенклатуре, последовательности
реализации и выходе продуктов на-
званных процессов (операций). При-
мерную количественную характери-
стику процесса сортировки ТБО при-
485
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
менительно к функционирующему в
две смены (12 часов в сутки) в тече-
ние 340 дней в году производству
мощностью 240 тыс. т в год по сме-
шанным ТБО г. Москвы иллюстри-
руют данные табл. 9.10.
Таблица 9.10
Ориентировочный материальный баланс процесса сортировки ТБО
Наименование продуктов Содержание в ТБО,% Процент извлечения Выход
т/год т/сутки %
Черный металлолом (включая оловосодер- жащий) 3,0 98 7056 20,75 2,94
Цветной металлолом 0,5 80 960 2,82 0,4
Легкая фракция (на сжигание) 30,0 45 32400 95,29 13,5
Текстильные компоненты (на сжигание) 6,0 80 11520 33,88 4.8
Крупногабаритные компоненты (на сжигание) 2,0 90 4320 12,7 1,8
Балластные компоненты (стеклобой, галь- ванические элементы и т п.) 7,0 40 6720 17,76 2,8
Механические потери с крупногабаритной фракцией (на сжигание) 24000 70,58 10,0
Потери (влага, пыль) — — 144 0,42 0,06
Обогащенная органическая фракция (на компостирование) 152880 449,64 63,7
Реальное количество обогащенной органи- ческой фракции, принимаемой цехом ком- постирования 137140 449,64 57,14
На сжигание из цеха сортировки (суммарно) 87980 258,76 36,65
Итого: 240000 705 —
Примечание. Показатели извлечения соответствуют результатам опытно-промышленных
испытаний технологии сортировки ТБО на МПО «Полимер» (г. Москва)
Как следует из данных табл. 9.10,
сортировка ТБО обеспечивает пере-
дачу на компостирование ~ 57 и на
сжигание ~ 37 % от общей их массы.
С учетом отходов операций получения
компоста (25 % от передаваемой на
компостирование массы) на сжигание
при комплексной переработке ТБО
суммарно направляют около 50 % их
массы (в отличие от 100 % при пря-
мом сжигании отходов), что вдвое
сокращает потребность в дорогостоя-
щем термическом оборудовании. В та-
кой же примерно степени в рассмат-
риваемом случае сокращается и по-
требность в биобарабанах (биобарабан
марки КМ 101А имеет диаметр 4 и дли-
486
ну 36 м) для компостирования. Таким
образом, сортировка ТБО, требующая
8—15 % капитальных затрат от стоимо-
сти термического и биотермического
оборудования, существенно (в 1,5—
2 раза) снижает таковые на последнее.
Сортировка ТБО в рамках их ком-
плексной переработки обеспечивает
значительный эффект и в природо-
охранном плане. Известно, что наи-
большее отрицательное воздействие
на биосферу оказывают технологии
прямого компостирования и прямо-
го сжигания ТБО. Так, в частности,
при прямом сжигании 240 тыс. т в год
ТБО с соблюдением действующих в
Европе нормативов выбросов в атмос-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
феру с подвергнутыми очистке ды-
мовыми газами (~ 900 млн. м3) будет
выброшено ~ 20 т взвесей (золы и
пыли) и ~ 4,5 т тяжелых металлов.
Наряду с этим в топках печей МСЗ
образуется шлак (~ 55 тыс. т), а сис-
темой газоочистки улавливаются ток-
сичные зола-унос и пыль (~ 8 тыс. т).
Сортировка же ТБО с извлечением
черных и цветных металлов согласно
зарубежным данным обеспечивает со-
кращение на порядок выброса в ат-
мосферу тяжелых металлов с дымо-
выми газами установок сжигания ТБО.
При комплексной переработке ТБО,
включающей сортировку, компости-
рование и сжигание, последнему, как
отмечено выше, подвергается в зна-
чительной степени лишенная тяже-
лых металлов половина всей массы
ТБО в виде обогащённой (в плане
увеличения ее теплотворной способ-
ности) фракции, которую иногда
обозначают как топливо, полученное
из отходов (ТПО). В этой связи соот-
ветственно сокращаются масса улав-
ливаемой золы-уноса (до 4 тыс. т),
объем дымовых газов (до 450 млн. м3)
и выброс с ними в атмосферный воз-
дух взвесей (до 10 т) и тяжелых ме-
таллов (до ~ 250 кг).
Общее представление о сущнос-
ти комплексной переработки ТБО
дает ее блок-схема, представленная
на рис. 9.26.
Одним из возможных путей ком-
плексной утилизации ТБО как в виде
цельных материалов, так и в виде от-
сортированных их фракций (в част-
ности, обогащенных пищевыми от-
бросами) является их переработка в
изделия строительного профиля (бру-
сья, блоки, плиты и т.п.) по техно-
логии, внедряемой в практику ака-
демиком РАЕН М.В. Бирюковым и
реализуемой в настоящее время ком-
панией «ЭкоПлюс».
Сущность этой технологии состоит
в фиксации измельченных и смешан-
ных с магнезиальными вяжущими ТБО
в виде той или иной формы изделий,
получаемых горячим прессованием.
Затворение каустического магне-
зита, представляющего собой одну
из разновидностей воздушных маг-
незиальных вяжущих материалов и
получаемого обжигом при 750—800 °C
природного магнезита (и состояще-
го в основном из MgO), водным ра-
створом бишофита (MgCl2-6H2O)
приводит к образованию вяжущей
системы, формируемой соединени-
ем, состав которого выражается фор-
мулой MgCl2-5Mg(OH)2-7H2O, кото-
рое медленно переходит в Mg(OH)2
и MgCl2-3Mg(OH)2. Таким образом,
в затворенной смеси после начала от-
вердения связующей основой служит
термодинамически очень устойчивый
оксид магния, пластифицированный
хлоридом магния. По мере сокраще-
ния содержания свободного хлори-
да магния длина цепи названной ок-
сидной матрицы и прочность мате-
риала увеличиваются. Гидроксид маг-
ния труднорастворим в воде, и об-
разующиеся его хлопья фиксируют
находящиеся в ней ионы тяжелых ме-
таллов (хрома, меди, железа, мар-
ганца, цинка, никеля, свинца и др.).
Таким образом, матрица связующе-
го препятствует миграции последних
из изготовленных отходов изделий.
В отличие от других вяжущих каус-
тический магнезит обладает выра-
женными бактерицидными свойства-
ми в отношении органических ком-
понентов заполнителей соответству-
ющих растворов и бетонов, обеспе-
чивая их стойкость к гниению.
487
Рис. 9.26. Блок-схема комплексной малоотходной (безотходной) переработки твердых бытовых отходов
а
05
£5
S3
Часть УШ. Технологические решения по утилизации твердых отходов
При утилизации по такой техноло-
гии 100 т ТБО, содержащих 60 т воды
и 28 т крупных минеральных и метал-
лических включений, сепарируемых в
подготовительных операциях и не вхо-
дящих в изготавливаемые изделия, рас-
ходуют 11 т раствора бишофита, в со-
ставе которого находится 5,2 т соб-
ственно соли и 23,5 т каустического
магнезита. Таким образом, среди сы-
рьевых компонентов ТБО названной
влажности составляют по массе
74,35 %, раствор бишофита — 8,18 %
и каустический магнезит — 17,47 %.
После названной подготовки ТБО
в виде фракции крупностью до 130 мм
подвергают на конвейере магнитной
сепарации (с последующим брикети-
рованием отделенных металлических
включений) и обезвоживают в отжим-
ном прессе со сбором отделенной
жидкости в отстойнике. Обезвоженную
массу отходов измельчают в молотко-
вой дробилке и классифицируют, на-
правляя мелкую фракцию (размером
до 6 мм) в накопительный бункер и
возвращая крупную фракцию на до-
измельчение в дробилку. Крупную
фракцию отходов после механической
сортировки последовательно обраба-
тывают в клиновом прессе-разруши-
теле и дробилке первичного дробле-
ния, после чего осуществляют ее до-
полнительное дробление по охаракте-
ризованной выше схеме с получени-
ем фракции менее 6 мм. Осветленную
в отстойнике жидкость используют для
приготовления раствора бишофита, а
отстоянный осадок возвращают в
пресс для обезвоживания и утилиза-
ции в составе кондиционной фракции
отходов. Последнюю обрабатывают в
сушилке с получением материала
влажностью 12—15 %, накапливаемого
в расходном бункере.
Раствор (рассол) бишофита плот-
ностью 1180—1200 кг/м3 готовят в спе-
циальных емкостях из чешуированной
соли влажностью не более 0,7 %, ра-
створяя се при получении 100 кг ра-
створа в количестве 51,8 кг в 48,2 кг
воды при 5—50 °C в течение до трех
часов. Приготовленный раствор пере-
качивают в расходные емкости.
Смешивание сырьевых компонен-
тов при приготовлении прессмассы
осуществляют в смесителе непрерыв-
ного действия, подавая их через ве-
совые и объемные дозаторы с обес-
печением практически одновремен-
ного и непрерывного заполнения
смесителя. В получаемой в смесителе
прессмассе обеспечивают содержание
(в % масс.) 46—53 ТБО (биомассы)
влажностью не более 15 %, 24—33
каустического магнезита и 22—24 вод-
ного раствора бишофита. Максималь-
ное время ее хранения до прессова-
ния не должно превышать 1 час.
Приготовленную прессмассу из
расходных бункеров раздаточными
конвейерами направляют в загрузоч-
ные устройства экструзионных гид-
равлических прессов, обеспечиваю-
щих выпуск полуфабрикатов в виде
профилированных брусов, или в заг-
рузочные устройства гидравлических
прессов плоского формования при
производстве плитных изделий. В обо-
их вариантах прессование осуществ-
ляют при повышенных температурах.
Получаемые прессованием полу-
фабрикаты раскраивают на соответ-
ствующие мерные длины (для обра-
ботки поверхности и кромок послед-
них могут быть использованы и та-
кие операции, как шлифовка, поли-
ровка, окраска), формируя из полу-
чаемых деталей пакеты, которые с
целью стабилизации физико-механи-
489
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
ческих показателей изготовленных
изделий выдерживают на складе пе-
ред отгрузкой потребителям не ме-
нее трех суток. Образующиеся при ме-
ханической обработке полуфабрика-
тов твердые отходы возвращают в
производство.
На рис. 9.27 представлена техно-
логическая схема охарактеризованно-
го процесса, дающая более детальное
представление о его аппаратурном
оформлении.
В соответствии с этой технологи-
ей возможна переработка и разнооб-
разных производственных отходов
(ила очистных сооружений, древес-
ных опилок и стружек, горелых зе-
мель и т.п.). Технология не имеет про-
изводственных сточных вод и токсич-
ных выбросов в атмосферу.
Рис. 9.27. Принципиальная технологическая схема переработки в строительный брус
обогащенной органикой фракции ТБО с использованием магнезиальных вяжущих:
/, 18 — конвейер ленточный; 2 — плужковый сбрасыватель, 3 — бункер-накопитель приемный;
4, 5 — конвейер пластинчатый; 6 — барабан биологической обработки сырья; 7 — фильтр
сетчатый; 8, 9 — конвейер скребковый с перфорированным дном; 10 — пресс отжимной; 11 —
разрыхлитель двухвинтовым; 12 — конвейер винтовой сборный; 13, 15, 19, 20, 23, 24, 27, 28,
37 — конвейер скребковый; 14 — дробилка молотковая; 16 — бункер-распределитель; 17 —
сортировка; 21, 38 — конвейер скребковый раздаточный; 22 — бункер-накопитель; 25 — камера
сушильная; 26 — бункер вертикальный, 29 — дозатор сырья весовой; 30 — смеситель; 31 —
растариватель с элеватором; 32 — бункер-накопитель магнезита, 33 — дозатор весовой магнези-
та; 34 — расходная емкость рассола бишофита; 35 — реактор-смеситель бишофита, 36 — дозатор
объемный бишофита; 39 — пресс экструзионный двойного действия; 40 — станция гидроприво-
да; 41 — станок для поперечной обрезки бруса; 42 — укладчик бруса в пакеты; 43 — насос; 44 —
ящик щелевой; 45, 46 — кран подвесной однобалочный; 47 — автопогрузчик вилочный; 48 —
циклон групповой
490
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
9.6. Утилизация ТБО в анаэроб-
ных условиях
В последние годы активизирова-
лись работы по метановому сбражи-
ванию ТБО. Фирмы «Валорга» и «Со-
фрегас»'(Франция) апробировали в
производственных условиях техноло-
гию переработки ТБО в анаэробных
условиях с получением горючего газа
и органического удобрения. Первый
опытный завод, работающий по этой
технологии, построен и эксплуатиру-
ется под г. Греноблем.
Завод производительностью 8000 т
ТБО в год обслуживает район с насе-
лением 25 тыс. человек. В результате
переработки ТБО на заводе за год по-
лучают 3200 т удобрения и 800 тыс. м3
биогаза.
На рис. 9.28 представлена прин-
ципиальная схема переработки ТБО
по технологии фирмы «Валорга».
Рис. 9.28. Принципиальная схема переработки ТБО по технологии фирмы «Валорга»:
/ — приемный бункер; 2 — мостовой грейферный кран; 3 — дробилка; 4 — магнитный сепара-
тор; 5 — насос-смеситель; 6 — метантенк; 7 — шнековый пресс; 8 — рыхлитель; 9 — фильтр;
10 — цилиндрический грохот; 11 — упаковщик (в мешки); 12 — крупный отсев; 13 — склад
удобрения; 14 — газголдср; 15 — компрессор; 16 — уравнительная камера
ТБО разгружают в приемный бун-
кер, откуда грейферным краном их
подают на питатель, а затем в дро-
билку с вертикальным валом. Измель-
ченные ТБО из дробилки перегружа-
ются на ленточный конвейер, прохо-
дящий под сепаратором черного ме-
таллолома. Очищенный от черного
металла материал направляется в ме-
тантенк (500 м3), где находится 10—
16 суток при температуре 25 °C. При
этом происходит сбраживание органи-
ческой массы. Из каждой тонны ТБО
получают 120—140 м3 газа, который
поступает в газгольдер. Часть получен-
ного газа откачивают компрессором и
через уравнительную камеру направ-
ляют под давлением под слой перера-
батываемого материала, что необхо-
димо для перемешивания массы.
491
Глава 9. Утилизация твердых бытовых отходов
Твердая фракция из метантенка
направляется в шнековый пресс для
частичного обезвоживания и далее в
рыхлитель. Затем материал попадает
в цилиндрический грохот, где разде-
ляется на массу, используемую как
органическое удобрение и крупный
отсев
Из 1 т ТБО получают 170 кг
(140 м3) биогаза, содержащего 65 %
метана; 410 кг органического удоб-
рения влажностью 30 %; 50 кг метал-
лолома и балластных фракций (извле-
кают магнитным сепаратором и от-
брасывают дробилкой); 250 кг круп-
ного отсева с цилиндрического гро-
хота; 120 кг составляют газовые по-
тери и фильтрат.
Для собственных нужд завода рас-
ходуется 5 % получаемого биогаза.
Биогаз можно использовать в ис-
ходном состоянии с получением
23400 кДж/м3 тепла или после очис-
тки от диоксида углерода и серово-
дорода с получением 35600 кДж/м3
тепла.
Наряду с ТБО завод принимает на
переработку некоторые виды отходов
сельскохозяйственного производства
и пищевой промышленности.
Для отходов животноводческих хо-
зяйств в России серийно выпускается
несколько типоразмеров установок —
КОБОС-1, БИОГАЗ-301С, Био-
фильтр БФ-500 — производительнос-
тью 30—80 т (по материалу исходной
влажности) в сутки. Выход биогаза до
340 м3 на 1 т сухой массы отходов.
9.7. Гидролиз и сбраживание ТБО
Основными фракциями ТБО яв-
ляются бумага и пищевые отходы,
содержащие значительное количество
целлюлозы. Эксперименты по полу-
чению промышленного этилового
492
спирта (этанола) из целлюлозы, со-
держащейся в ТБО, проводились в
США и Великобритании. Этанол по-
лучают следующим образом: перво-
начально целлюлоза подвергается
гидролизу, в процессе которого она
реагирует с водой в присутствии со-
ляной кислоты в качестве катализа-
тора:
сен10о5 + н2о -ид ) С6Н12О6.
Для ускорения процесса и увели-
чения выхода этанола реакция про-
водится при высокой температуре. В
результате получают сахара. Раствор
сахаров сбраживается с получением
раствора этилового спирта.
С,Н.2О, _др™<> 2С,Н,ОН + 2СО,.
о 12 о *23 2
ТБО измельчают и сбрасывают во
флотационный сепаратор, разделяю-
щий материал на легкую и тяжелую
фракции. Легкая фракция, содержа-
щая в основном целлюлозу, допол-
нительно измельчается и подается в
реактор для гидролиза. Давление в ре-
акторе 3 МПа. При температуре 230 °C
в 0,4 %-ном растворе кислоты время
получения максимальной конверсии
составляет 12 мин. Далее следует быс-
трое охлаждение водой, нейтрализа-
ция с помощью карбоната кальция и
фильтрация. После этого производит-
ся сбраживание примерно в течение
20 ч при температуре 30—38 °C. Полу-
ченный водный раствор этилового
спирта очищается и перегоняется с
получением 95 %-ного спирта.
При гидролизе происходят две
реакции: целлюлоза восстанавливает-
ся в сахар, сахар же под действием
горячей разбавленной кислоты рас-
падается, причем скорость восстанов-
ления и распада зависит от концент-
рации кислоты, температуры и вре-
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
мени. Энергия реакции не зависит от
концентрации кислоты и составляет
42900 кал/моль при восстановлении
целлюлозы в сахар и 32800 кал/моль
при распаде сахара. Увеличение кон-
центрации кислоты или температуры
(или обоих факторов одновременно)
ведет к повышению эффективности
восстановления сахара, причем в ди-
апазоне 170—190 °C повышение тем-
пературы на 10 °C приводит к увели-
чению скорости реакции восстанов-
ления сахара на 186% и скорости
распада сахара на 125 %. Расчеты по-
зволяют выбрать концентрацию кис-
лоты и температуру, соответствую-
щие оптимальному выходу сахара.
Ниже приведены результаты рас-
чета выхода 95 %-ного этанола при
поступлении 250 т ТБО в сутки.
Бумажные отходы, % т/сут. 40 100
Количество целлюлозы, т/сут. 75
Максимальное (теоретическое) количество сахара, т/сут. 83,5
Чистый выход сахаров, т/сут. 46
Чистый выход этанола, т/сут. 22,4
Максимальный выход 95%-ного этанола, т/сут. 23,5
Отходы производства этанола (шлам), т/сут. 201,9
Эксперименты по производству
промышленного этанола представля-
ют несомненный интерес. Но как и
для всякой другой технологии, важ-
нейшими показателями являются
экономические. Создание завода по
производству этанола не позволяет
пока отказаться от свалок, так как
шлам завода, перерабатывающего
250 т/сут. ТБО, составляет 200 т/сут.
493
Глава 10. Утилизация некоторых жидких отходов
ГЛАВА 10
УТИЛИЗАЦИЯ НЕКОТОРЫХ ЖИДКИХ ОТХОДОВ
В томе 2 настоящего справочника
детально анализируется технология
очистки сточных вод различных про-
изводств. Однако в ряде производств
образуются жидкие отходы, основой
которых являются неводные раство-
рители. Поэтому технология данных
отходов также нашла отражение в
справочнике.
10.1. Утилизация отработанной
серной кислоты
Серная кислота является важней-
шим продуктом химической промыш-
ленности как по объему производства,
так и по разнообразию областей при-
менения. Крупными потребителями
серной кислоты являются химическая
и нефтехимическая промышленность,
металлургия, машиностроение, сель-
ское хозяйство и другие отрасли.
Отходы, образующиеся при исполь-
зовании серной кислоты, включают
кроме отработанной серной кислоты
травильные растворы, кислые гудроны
и сточные воды, содержащие кислоту
менее 10 % (масс.). В промышленном
производстве насчитывается более 200
видов отработанной серной кислоты,
содержащих около ста видов примесей.
Отработанная серная кислота
обезвреживается и утилизируется сле-
дующими способами:
494
нейтрализацией растворов без ис-
пользования образующихся продук-
тов;
использованием загрязненных ра-
створов в других технологических
процессах;
регенерацией отходов с получени-
ем товарной серной кислоты. Сточ-
ные воды с низкой концентрацией
серной кислоты обычно нейтрализу-
ют щелочами. Метод нейтрализации
применяют при небольших количе-
ствах отходов и отсутствии в них орга-
нических примесей.
Отработанную кислоту применя-
ют после очистки и концентрирова-
ния в производстве сульфатных ми-
неральных удобрений. Непосредствен-
ное использование отходов кислоты
в других процессах ограничено из-за
наличия в них примесей.
Основная масса отработанной
серной кислоты и кислых гудронов
подвергается регенерации (кислые
гудроны — это высоковязкие смоло-
образные жидкости, содержащие сер-
ную кислоту и большое количество
органических веществ. Содержание
кислоты в них составляет 24—89 %).
В зависимости от состава отрабо-
танной кислоты применяют различ-
ные методы регенерации: термичес-
кое расщепление, экстрагирование
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
органических примесей, адсорбцию,
каталитическое окисление перокси-
дом водорода, коагулирование, вы-
паривание и др. Наибольшее распро-
странение у нас в стране получила
регенерация серной кислоты огневым
методом, при котором происходит ее
высокотемпературное расщепление.
Метод универсален и высокоэффек-
тивен. При огневом методе использу-
ется концентрированная серная кис-
лота, поэтому предварительно про-
водят упаривание отработанной кис-
лоты до необходимой концентрации.
Процесс термического расщепле-
ния кислоты проводят при 950—
1200 °C, для чего в огневом реакторе
сжигают топливо (рис. 10.1).
Рис. 10.1. Схема установки для регене-
рации серной кислоты методом терми-
ческого расщепления (В — воздух; Т—
топливо)
Сернокислотный раствор с помо-
щью форсунок распыляют в потоке
продуктов сгорания топлива в огне-
вом реакторе 1. Туда же с помощью
воздуходувки 2 подается воздух,
предварительно пропущенный через
воздухоподогреватель 4. Органические
примеси при этом окисляются с об-
разованием СО2 и Н2О, а серная кис-
лота расщепляется с образованием
SO2. Сернистый газ из огневого реак-
тора поступает в котел-утилизатор 5,
а из него — в систему очистки 6, где
очищается от пыли, сернокислотно-
го тумана и подвергается осушке,
после чего с помощью газодувки 7
подается в узел получения кислоты 8.
Насыщенный пар из котла-утилизато-
ра 5 подается в пароперегреватель 3, а
оттуда — потребителям. Очищенные
дымовые газы с помощью дымососа 9
выбрасываются в атмосферу через ды-
мовую трубу 10.
Огневая регенерация серной кис-
лоты из отходов позволяет одновре-
менно с их обезвреживанием полу-
чать товарную продукцию высокого
качества при сокращении расхода
природного сырья и снижении зат-
рат на 25—30 % по сравнению с ее
производством из первичного сырья
(элементарной серы).
Для рентабельной регенерации
серной кислоты необходимо предва-
рительное обезвоживание (концент-
рирование) отходов, которое осуще-
ствляют в контактных теплообменни-
ках за счет теплоты отходящего из ог-
495
Глава 10 Утилизация некоторых жидких отходов
невого реактора сернистого газа. При
этом одновременно происходит за-
калка газа.
При огневой утилизации отрабо-
танных травильных растворов и гид-
ролизной серной кислоты получают
побочный продукт — порошкообраз-
ный оксид железа. В том случае, если
травильные растворы не загрязнены
различными примесями, получаемый
оксид железа применяется в произ-
водстве красителей, активных катод-
ных масс, ферритных порошков, по-
лирующих паст и т.д. Загрязненный
оксид железа используется как метал-
лургическое сырье. В процессе реге-
нерации травильных сернокислотных
растворов образуется сульфат желе-
за, который можно использовать не-
посредственно без дополнительной
обработки как ядохимикат, а также
для мелиорации почв и очистки сточ-
ных вод. Кроме того, этот продукт
может использоваться как сырье для
получения серы и оксида железа.
Существуют методы переработки
сульфата железа в сернистый газ (а
следовательно, в серную кислоту). В
частности, разработана технология
получения серной кислоты путем од-
новременного сжигания сульфата
железа и серы в реакторе с «кипя-
щим» слоем при температуре 900—
1000 °C. Образующиеся в процессе
сжигания продукты сгорания подвер-
гаются очистке от пыли, охлаждают-
ся до 290—300 °C и направляются на
получение серной кислоты по клас-
сической схеме.
10.2. Утилизация отходов
растворителей
Многие технологические процес-
сы в промышленности и на транспор-
те связаны с использованием орга-
нических растворителей, которые,
выполнив свою роль, уносятся с воз-
духом вентиляционной системой, за-
грязняя окружающую среду, либо
сливаются в накопители и заменяют-
ся на свежие. Общее количество ра-
створителей, ежегодно расходуемых
предприятиями страны, приближает-
ся к 0,5 млн. т. Все растворители от-
носятся к легковоспламеняющимся
жидкостям (ЛВЖ), являющимся по-
жаре-, взрывоопасными веществами.
Их сброс в накопители, унос паров
в атмосферу наносят серьезный
ущерб окружающей среде.
По степени опасности ЛВЖ де-
лят на три группы (табл. 10.1).
Отходы растворителей необходи-
мо собирать и подвергать утилизации.
Однако предприятия далеко не все-
гда утилизируют растворители, так
как по экономическим соображени-
ям не заинтересованы в их повтор-
ном использовании. Объясняется это
тем, что многие методы регенерации
растворителей экономически неэф-
фективны.
Таблица 10.1
Температура вспышки ЛВЖ
Группа опасности ЛВЖ Температура вспышки в тигле, °C
закрытом открытом
I — особо опасные II — постоянно опасные III — опасные <-18 -18—23 23—26 <13 13—27 27—66
496
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
В основе рекуперации растворите-
лей лежит адсорбция — поглощение
паров вещества пористыми адсорбен-
тами, например углеродными (актив-
ными углями) или минеральными
(силикагелем). Иногда в качестве по-
глотителей используют нелетучие
жидкости (такой процесс называется
абсорбцией). Процесс адсорбции наи-
более эффективно происходит, ког-
да размер пор адсорбента в несколь-
ко раз превышает размер поглощае-
мых молекул. Адсорбция резко умень-
шается с повышением температуры
из-за более энергичного теплового
движения газовых молекул. Эта зави-
симость используется для выделения
поглощаемых веществ из адсорбента.
Рекуперация растворителей мо-
жет быть организована в периодичес-
ком и непрерывном цикле. При пе-
риодической схеме воздух, содержа-
щий пары растворителя, проходит
через неподвижный слой адсорбен-
та, из которого после его насыще-
ния извлекается утилизируемый ра-
створитель.
В непрерывно действующих адсор-
берах движущийся слой поглотителя
последовательно проходит зоны ад-
сорбции и десорбции рекуперацион-
ной установки. К преимуществам та-
ких установок относят достаточно
высокие скорости обрабатываемых
потоков, компактность оборудова-
ния, высокий коэффициент исполь-
зования адсорбентов, сокращение
энергозатрат на периодические нагрев
и охлаждение адсорбера, возможность
автоматизации процесса. Для осуще-
ствления непрерывного процесса в
адсорберах нового поколения исполь-
зуется адсорбирующая угольная
ткань, которая движется перпенди-
кулярно газовому потоку.
Поскольку в промышленности
широко распространено использова-
ние периодической технологии ре-
куперации растворителей, ниже рас-
смотрена работа установки такого
типа, используемой в технологии
производства поливинилового спир-
та. В этом производстве используют
метанол, этанол, этилацетат, бензин
и другие растворители. Суммарное
содержание их паров в отходящих га-
зах достигает 80—90 г/м3. Учитывая,
что объем отходящих газов состав-
ляет 100—150 м3/мин, общий объем
паров растворителей 12—20 т/сут.
Выброс в атмосферу такого количе-
ства растворителей опасен для био-
сферы, не говоря уже о больших эко-
номических потерях. Поэтому при
производстве поливинилового спир-
та осуществляется рекуперация ра-
створителей. Периодический процесс
(рис. 10.2) проводится в четыре ста-
дии: адсорбция, десорбция, сушка и
охлаждение.
Паровоздушная смесь с помощью
газодувки 1 направляется в адсор-
бер 2, где проходит через неподвиж-
ный слой адсорбента толщиной бо-
лее 0,6 м. Наилучшим адсорбентом
для паров и газовых выбросов явля-
ется активный уголь. Отечественная
промышленность производит не-
сколько марок автивных углей: АР-А,
АР-Б, АР-В.
При прохождении адсорбера пары
растворителей адсорбируются на по-
верхности активного угля, а очищен-
ный воздух выбрасывается в атмос-
феру. После насыщения адсорбента
парами растворителей подача паро-
воздушной смеси в адсорбер прекра-
щается и начинается вторая стадия
процесса, т.е. десорбция. В адсорбер с
помощью газодувки 5 в течение 1,5—
497
Глава 10. Утилизация некоторых жидких отходов
2 ч подается острый водяной пар с
температурой 110—115 °C. Десорбиро-
ванные пары растворителя вместе с
парами воды конденсируются в хо-
лодильнике 3 куда они попадают,
выйдя из адсорбера. Образовавшийся
конденсат стекает в декантатор 4, где
происходит расслоение жидкости —
смеси растворителей и воды.
Из декантатора вода сливается в
оборотную систему водоснабжения,
а смесь растворителей подается на
ректификацию, где происходит их
разделение и получение индивиду-
альных продуктов, использующихся
повторно в процессе синтеза поли-
винилового спирта. После заверше-
ния десорбции паров растворителей
процесс переходит в третью стадию:
активный уголь сушат горячим воз-
духом с температурой 105—ПО °C,
подогрев которого осуществляют в
калорифере 6. По окончании сушки
в адсорбер подается охлажденный
воздух с температурой не более 30 °C
и наступает четвертая стадия процес-
са рекуперации — охлаждение адсор-
бента.
На ректификацию
Рис. 10.2. Схема рекуперации растворителей при производстве поливинилового спирта
Конечно, процесс рекуперации
растворителей экономически оправ-
дан только при большом количестве
образующихся отходов, поскольку
рекуперационная установка достаточ-
но дорога, а сам процесс длителен и
многостадиен. Поэтому он применя-
ется только на тех предприятиях, где
образуются значительные количества
отработанных растворителей. На пред-
приятиях, где количество образую-
щихся отходов ЛВЖ невелико, пре-
обладает огневой метод их обезвре-
живания.
Сжигание отходов растворителей
должно проводиться либо в специаль-
ной установке на территории пред-
приятия, либо по согласованию с
местными органами санитарного и
пожарного надзора на специально
отведенных полигонах. При уничто-
жении отходов ЛВЖ удобно исполь-
зовать передвижную турбобарботаж-
ную установку «Вихрь». При этом не-
обходимо тщательно соблюдать нор-
мы техники безопасности, так как
многие растворители не только лег-
ко воспламеняются, но их пары об-
498
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
разуют с воздухом взрывоопасные
смеси.
Некоторые виды растворителей и
других летучих продуктов можно сжи-
гать только на установках с полной
очисткой дымовых газов. К ним отно-
сятся соединения, содержащие ртуть,
свинец, мышьяк, кремний, марганец,
фосфор, галогены (хлор, бром, йод,
фтор), нитросоединения, амины, ци-
аниды и др.
Поскольку в промышленности
широко используются хлорсодержа-
щие растворители, кратко остано-
вимся на особенностях их утилиза-
ции. Наибольшее распространение
имеют дихлорэтан, четыреххлорис-
тый углерод, трихлорэтилен и ди-
хлорпропилен.
При сжигании хлорсодержащих
растворителей образуется хлор, явля-
ющийся высокотоксичным газом,
улавливание которого представляет
значительные трудности. Для исклю-
чения образования элементарного
хлора необходимо сжигать пары та-
ких растворителей совместно с при-
родным газом, что позволит увели-
чить выход хлористого водорода и,
следовательно, товарной соляной
кислоты. Это можно проследить на
примере сжигания трихлорэтилена. В
первом случае, когда сжигание про-
исходит только в среде воздуха, ре-
акция протекает по уравнению:
СНС1 = СС12 + 2О2 -»
-» 2СО, + НС1 + CL,
т.е. в результате реакции образуются
и хлористый водород, и чистый хлор.
Во втором случае при сжигании
совместно с метаном из одной моле-
кулы трихлорэтилена образуются три
молекулы соляной кислоты, а газо-
образный хлор не выделяется вовсе:
СНС1 = СС12 + 3,5О2 + СН4 ->
-> ЗСО2 + ЗНС1 + Н2О.
Процесс проводят при температу-
ре 1000—1700 °C. Коэффициент избыт-
ка воздуха не должен превышать 1,1—
1,2, так как при большем значении
часть газообразного хлора, не превра-
щаясь в НС1, улетает вместе с дымо-
выми газами. При коэффициенте из-
бытка воздуха более 1,5 образуется
чрезвычайно токсичное вещество —
фосген (СОС12), относящийся к бое-
вым отравляющим веществам. Опас-
ная для жизни концентрация фосгена
составляет 450 мг на 1 м3 воздуха.
Существуют и другие способы
утилизации хлорсодержащих раство-
рителей, такие, как ректификация,
ионный обмен, адсорбция на моле-
кулярных ситах. Но все они сложны,
малопроизводительны и вследствие
этого дороги.
10.3. Утилизация лакокрасочных
материалов
На машиностроительных, судо-
строительных, электротехнических и
других предприятиях широко исполь-
зуются лакокрасочные материалы.
Наиболее распространенным спосо-
бом их нанесения остается распыле-
ние из краскопульта в окрасочных
камерах. Из этих камер непрерывно
отсасывается воздух, который вмес-
те с растворителем уносит в венти-
ляционную систему и частицы крас-
ки. Последние задерживаются на гид-
рофильтрах — завесах из струй воды,
непрерывно орошающих стенки ка-
мер, и стекают вместе с ней в ванну
окрасочной камеры. В общей сложно-
сти в ванну попадает от 20 до 50 %
распыляемой краски. Загустевшая
краска после очистки ванн является
499
Глава 10. Утилизация некоторых жидких отходов
отходом производства и собирается в
контейнеры.
Наиболее рационально отходы
лакокрасочных материалов подвергать
регенерации. Такой опыт их утилиза-
ции имеется на большинстве пред-
приятий транспортного машиностро-
ения, где количество образующихся
отходов лакокрасочных материалов
велико.
Процесс регенерации отходов
красок включает сбор и сортировку,
нагревание с целью удаления влаги,
смешивание с растворителем, дис-
пергирование, очистку, разбавление
до заданной вязкости и расфасовку.
Регенерация лакокрасочных мате-
риалов может осуществляться по пе-
риодической технологии, схематич-
но изображенной на рис. 10.3.
Рис. 10.3. Схема технологического процесса переработки отходов лакокрасочных ма-
териалов:
1 — контейнер; 2 — смеситель; 3 — фильтр грубой очистки; 4 — дозатор; 5 — насосы; 6 —
диссольвер; 7 — сетчатый фильтр; 8 — шаровая мельница; 9 — бисерная мельница; 10 — мешал-
ка лопастная, 11 — фильтр тонкой очистки; 12 — емкость
Подлежащие регенерации отходы,
как правило, находятся в пастообраз-
ном или даже твердом состоянии и
нуждаются в растворении или разбав-
лении. Поэтому их вместе с раствори-
телем загружают в смеситель, где пе-
ремешивают в течение 4—5 ч, в резуль-
тате чего затвердевшая краска набуха-
ет и частично растворяется в раство-
рителе. Полученная смесь пропускает-
ся через сетчатый фильтр с размером
ячеек 10x10 мм. Затем очищенная от
крупных включений смесь поступает в
диссольвер (высокоскоростной смеси-
тель), где в течение 2—3 ч происходит
диспергирование. Полученную суспен-
зию фильтруют через сетку с разме-
500
ром ячеек 1x1 мм. Из диссольвера сус-
пензия насосом перекачивается в ша-
ровую мельницу, где в течение 4—8 ч
происходит дальнейшее диспергирова-
ние краски. Если после этого частицы
краски имеют необходимую дисперс-
ность, то она из мельницы поступает
в лопастной смеситель, где разбавля-
ется до нужной вязкости растворите-
лем и затем сливается в приемную ем-
кость для последующей расфасовки и
упаковки. В том случае, если частицы
смеси, вышедшей из шаровой мельни-
цы, имеют размер выше допустимого,
диспергирование продолжается в би-
серной мельнице, где происходит пе-
ретирание суспензии в течение 3—4 ч
Часть VIII. Технологические решения по утилизации твердых отходов
до получения заданной дисперсности. Ниже приведены сравнительные
Затем производятся разбавление, роз- свойства первичной и регснерирован-
лив и упаковка краски. ной эмали марки АС-182:
Первичная Регенерированная
Цвет Желтый Желтый, возможен оттенок
Внешний вид пленки Однородная, глянцевая, без посторонних включений Однородная, глянцевая, до- пускаются незначительные включения
Условная вязкость по вискозимет- ру ВЗ-246 при 20 °C, Ст 80—160 >40
Блеск пленки по блсскомеру, % >50 >40
Массовая доля летучих веществ, % 52—58 >40
Укрывистость. г/м2 < 100 <60
Прочность пленки при ударе, см >50 >50
Поступающие на регенерацию
отходы красок могут находиться в
различном физическом состоянии: от
жидкого до твердого, отчего зависят
продолжительность переработки и
состав используемого оборудования.
Важнейшей операцией процесса
регенерации лакокрасочных матери-
алов является диспергирование твер-
дой фазы в растворителе. Поэтому
подбору оборудования для этих це-
лей необходимо уделить большое
внимание. Для диспергирования наи-
более часто используют двухлопаст-
ной смеситель с Z-образными лопа-
стями, планетарную мешалку, шне-
ковый смеситель, трехвалковую
краскотерку, шаровую и бисерную
мельницы, диссольвер. Аппараты
смесительного типа используют на
начальной стадии регенерации пас-
тообразных и твердых отходов. Мель-
ницы применяют для приготовления
из отходов маловязких лакокрасоч-
ных материалов.
На заключительной стадии дис-
пергирования чаще всего применяют
бисерные мельницы с вертикальным
или горизонтальным расположением
рабочей камеры. Эти аппараты име-
ют большую производительность,
обеспечивают высокую дисперсность
измельчаемого материала, а следова-
тельно, и высокое качество регене-
рированной краски. Они просты, на-
дежны и экономичны в эксплуатации.
Измельчение в бисерной мельнице
осуществляется за счет интенсивно-
го движения краски в смеси с бисе-
ром, которое происходит при помо-
щи ротора, на валу которого распо-
ложены диски. Скорость вращения
ротора достигает 2000 мин*1. Опти-
мальный объем камеры не превыша-
ет 150 л у горизонтальных и 300 л у
вертикальных мельниц. Мелющие
тела (бисер) — изготовленные из
стекла или стали шарики диаметром
0,5—2 мм. Объемное заполнение ка-
меры бисером составляет 20—60 %
для вертикальных и до 90 % — для
горизонтальных аппаратов. Произво-
дительность бисерных мельниц зави-
сит от конструкции дисков, формы
рабочей камеры, скорости вращения
ротора, размера и вида материала
бисера, степени заполнения камеры
и состава измельчаемого материала.
Более производительными и менее
энергоемкими являются бисерные
мельницы с горизонтально располо-
женной камерой.
501
Глава 10. Утилизация некоторых жидких отходов
Другой важной операцией процес-
са регенерации лакокрасочных мате-
риалов является очистка от частиц,
имеющих размер выше допустимого.
Для этого используют центрифуги и
различные фильтры: сетчатый, плит-
ный, тарельчатый, патронный.
Регенерированные лакокрасочные
материалы используются для окрас-
ки менее ответственных с точки зре-
ния внешнего вида деталей, а также
для нанесения промежуточных слоев
краски при многослойном окраши-
вании. Регенерированные грунтовка и
шпатлевка используются по своему
прямому назначению.
При регенерации красок необхо-
димо учитывать их химический со-
став, физические свойства, наличие
в рецептуре токсичных и пожароопас-
ных компонентов.
При наличии в краске масел, они
не подлежат регенерации, так как
получающийся продукт не обладает
необходимыми для лакокрасочных
материалов свойствами. Краски раз-
личных марок и химического соста-
ва после смешивания также практи-
чески непригодны для регенерации.
Такие отходы подлежат сжиганию
или захоронению, что наносит не
только экономический ущерб пред-
приятию, но и разрушает окружаю-
щую природную среду. Сжигание
должно производиться в специаль-
ных установках с обезвреживанием
дымовых газов и недопустимо на от-
крытом воздухе. Удобно сжигать от-
ходы лакокрасочных материалов в
мобильных установках небольшой
мощности «Вихрь», о которых гово-
рилось выше. При достаточном ко-
личестве отходов возможна утилиза-
ция тепла отходящих дымовых газов,
а также сбор на фильтрах содержа-
щихся в красках оксидов металлов и
других ценных продуктов.
Захоронение отходов красок мо-
жет производиться только с разреше-
ния соответствующих региональных
органов экологического контроля на
оборудованных полигонах.
502
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ЧАСТЬ IX
ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ
ГЛАВА 1
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ
При переработке и утилизации
твердых промышленных и бытовых
отходов широко используются следу-
ющие механические процессы: из-
мельчение, классификация, смеше-
ние, компактирование, каландирова-
ние. Для реализации данных процес-
сов используется разнообразное обо-
рудование, выбор которого опреде-
ляется технологией процесса и фи-
зико-механическими свойствами пе-
рерабатываемых отходов.
1.1. Оборудование
для измельчения
Процессы измельчения широко
распространены в технологии реку-
перации твердых отходов при пере-
работке отвалов вскрышных и попут-
но извлекаемых пород открытых и
шахтных разработок полезных иско-
паемых, вышедших из строя строи-
тельных конструкций и изделий, не-
которых видов смешанного лома из-
делий из черных и цветных металлов,
топливных и металлургических шла-
ков, отходов углеобогащения, неко-
торых производственных шламов и
отходных пластмасс, пиритных огар-
ков, фосфогипса и ряда вторичных
материальных ресурсов.
Процесс измельчения характери-
зуется степенью измельчения — от-
ношением размеров частиц материа-
ла до измельчения (D) и после из-
мельчения (J)
/ = D / d.
Номинальная степень измельчения
характеризуется значением номиналь-
ной крупности (95 %-ный проход че-
рез сито соответствующего размера)
Из-за трудности определения сред-
них диаметров частиц степень измель-
чения определяют как отношение
среднемассовых диаметров до и после
измельчения
'ер = Чр /
Процесс измельчения исходного
материала до конечных размеров час-
тиц свыше 5 мм на практике называ-
ется дроблением, а процесс измель-
чения исходного материала до конеч-
ных частиц размером менее 5 мм на-
зывается помолом. Соответственно и
оборудование для измельчения под-
разделяется на дробилки и мельницы.
В переработке твердых отходов ис-
пользуют щековые, конусные, вал-
ковые, молотковые и роторные дро-
билки.
Для процессов разрушения наи-
более важными характеристиками
материала являются его прочность
503
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
(крепость), дробимость, измельчае-
мость и абразивность.
Прочностью горных пород называет-
ся способность твердого тела противо-
стоять разрушению от действия внешних
сил. Она характеризуется предельными
напряжениями, которые могут быть со-
зданы в опасном сечении тела при раз-
ных видах разрушающих воздействий.
В табл. 1.1 приведены физико-ме-
ханические свойства некоторых ма-
териалов.
Таблица 1.1
Значение пределов прочности, плотности, модуля упругости
для ряда материалов
Материал Плотность, кг/м3 Пределы прочности в МПа при Модуль упруго- сти, МПа
сжатии изломе истирании ударе
Мрамор 2690 55—150 21,8 0,145 6,6 5,65x104
Известняк средней плотности 2630 40—100 18,9 0,125 5.24 3 5хЮ4
Особо крепкие известня- ки, кварциты, прониты 3100 200—380 —— — ——
Плотный мергель — 50—100 — — — —
Мягкий мергель 1900 12—30 — — —
Гранит 2630 120—160 22,8 0,015 6,57 (5,15—6,14)104
Кварц 2640 80—145 — 0,018 11,7 —
Песчаник 2280 50—100 — 0,3 1,3 (3,4—5)104
Диабаз 3080 150—250 30 0,029 36 (6,12—6,9)104
Доменный шлак 2700 150 — — —
Мартеновский шлак 2800 150 — — — —
Необожженная глина: влажностью 3—9 % влажностью 20—25 % 1800—2000 1700 2—6 0,2—0,3 — —
Красный кирпич 1600—2100 7,5—15 — —> —» —
Силикатный кирпич 1700—1800 7,5—15 — — ——
Каменный уголь 800—850 1.5—1,7 — — — —»
Шамотные изделия 1700—2100 10 — — — —
Динасовые изделия 2000 9—15 — —- —
Антрацит 800—950 До 9 — — — —
В табл. 1.2 приведены значения ко-
эффициентов размолоспособности
различных материалов, при этом в
качестве эталона служил клинкер вра-
щающихся печей средней размалыва-
емости, коэффициент размолоспособ-
ности которого условно принят за 1.
Зная коэффициент размолоспо-
собности того или иного материала,
504
а также производительность помоль-
ной машины при данном измельче-
нии, можно определить производи-
тельность этой машины при размоле
другого материала.
Сапожников М.Я. и Булавин И.А.
рекомендуют следующую классифи-
кацию материалов в зависимости от
значения предела прочности при
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
сжатии: мягкие (осж< 10 МПа), сред-
ней прочности (осж = 10—50 МПа),
прочные (осж > 50 МПа).
Для характеристики и общего
сравнения прочностных свойств гор-
ных пород обычно пользуются вели-
чиной напряжения на сжатие либо
коэффициентом крепости, разрабо-
танным проф. М.М. Протодьяконовым
по результатам многолетней горной
практики.
По шкале проф. М.М. Протодьяко-
нова все горные породы делятся на 10
категорий, характеризуемых коэффи-
циентами крепости от 0,3 для самых
слабых до 20 для наиболее прочных
пород (табл. 1.3). Коэффииент крепос-
ти /равен 10-7 разрушающего усилия
на сжатие, измеренного в паскалях;
максимальное его значение по шкале
проф. М.М. Протодьяконова равняет-
ся 20 даже в тех случаях, когда раз-
рушающее усилие сжатия больше
2-10s Па. Для некоторых железных руд
и руд цветных металлов коэффициент
крепости/представлен в табл. 1.4 и 1.5.
Как видно из табл. 1.1 и 1.2, наи-
выгоднейшим видом деформирова-
ния для разрушения горных пород яв-
ляется растяжение, но по конструк-
тивным соображениям в современной
практике дезинтеграции основным
разрушающим воздействием являет-
ся раздавливание.
Дробимостъ является обобщаю-
щим параметром многих механичес-
ких свойств горных пород (упругих,
прочностных, пластических и др.) и
выражает энергоемкость процесса
дробления породы.
Таблица 1.2
Коэффициент размолоспособности К различных материалов
Материал К
Клинкера вращающихся печей средней размалываемости 1
То же, повышенной размалываемости 1,1
То же, пониженной размалываемости 0,8—0,9
Сланец 0,9
Клинкера шахтных печей автоматических 1,15—1,25
То же, неавтоматических 1.3—1,4
Гранулированные доменные шлаки средней размалываемости 1
То же, повышенной размалываемости 1,1
То же пониженной размалываемости 0,8—0,9
Трасс 0,5—0,6
Опоки 1,3—1,4
Песок (кварцевый) 0,6—0,7
Известняки и мергели средней размалываемости при сухом помоле 1,1
То же пониженной размалываемости 0,8—0,9
Крупнозернистый гранит 0,9
Мелкозернистый гранит 0,8
Глина сухая 1,51—2,03
Полевой шпат 0,8—0,9
Известь 1,64
Магнезит 0,69—0,99
Тальк 1,04—2,02
Каменный уголь 0,7—1,34
Базальт 6,75
505
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.3
Шкала крепости горных пород по М.М. Протодьяконову
Кате- гория Степень крепости Порода Коэффици- ент крепо- сти f
I В высшей степени крепкая Наиболее крепкие, плотные и вязкие кварциты и базаль- ты; исключительные по крепости другие породы 20
II Очень крепкая Очень крепкие гранитовые породы, кварцевый порфир, очень крепкий гранит, кремнистый сланец, менее креп- кие, чем указанные выше кварциты, самые крепкие пес- чаники и известняки 15
III Крепкая Гранит (плотный) и гранитовые породы, очень крепкие песчаники и известняки, кварцевые рудные жилы, креп- кий конгломерат, очень крепкие железные руды 10
Ша То же Известняки (крепкие), некрепкий гранит, крепкие пес- чаники, крепкий мрамор, доломит, колчеданы 8
IV Довольно крепкая Обыкновенный песчаник, железные руды 6
IVa То же Песчанистые сланцы, сланцевые песчаники 5
V Средняя Крепкий глинистый сланец, некрепкий песчаник и из- вестняк, мягкий конгломерат 4
Va То же Разнообразные сланцы (некрепкие), плотный мергель 3
VI Довольно мягкая Мягкий сланец, очень мягкий известняк, каменная соль, nine, мерзлый грунт, антрацит, обыкновенный мергель, разрушенный песчаник, сцементированная галька и хрящ, каменный грунт 2
Via То же Щебенистый грунт, разрушенный сланец, слежавшаяся галька и щебень, крепкий каменный уголь, отвердевшая глина 1,5
VII Мягкая Глина (плотная), мягкий каменный уголь, крепкий нанос — глинистый грунт 1
Vila Мягкая Легкая песчанистая глина, лёсс, гравий 0,8
VIII Землистая Растительная земля, торф, легкий суглинок, сырой песок 0,6
IX Сыпучая Песок, осыпи, мелкий гравий, насыпная земля, добытый уголь 0,5
X Плывучая Плывуны, болотистый хрунт, разжиженный лесс и дру- гие разжиженные грунты 0,3
Таблица 1.4
Крепость железных руд
Месторождение (или горно- обогатительный комбинат) Руда Соотношение различных типов руд в месторож- дении, % Коэффициент крепости по шкале М.М. Протодья Ко- кова
1 2 3 4
Оленегорское Железистые кварциты (магне- титовые и смешанные) 100 14—16
Ковдорское Балансовая магнетитовая Маложелезистая 68 32 8—10
506
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 1.4
1 2 3 4
Лебединский ГОК (КМА) Карбонатно-мартитовая Куммингтонито-магнетитовая Амфиболо-магнетитовая 12 29 59 14—17
Михайловский ГОК (КМА) Железистые кварциты магнетитовые гематитовые 70 30 18—20
Ингулсцкий ГОК (ИнГОК) Магнетитовая Гематито-магнетитовая 95 5 16—20
Южно-Криворожский ГОК (ЮГОК) Железистые кварциты магнетитовые окисленные 84 16 16—20
Ново-Криворожский ГОК (НКГОК) Железистые кварциты магнетитовые гематито-магнетитовые магнстито-силикатные 49 27 24 13—18
Центрально-Криворожский ГОК (ЦГОК) Железистые кварциты магнетитовые окисленные 69 31 1—20
Северс-Криворожский ГОК (СевГОК) Железистые кварциты магнетитовые гематитовые 90 10 12—20
Полтавский I ОК (ПГОК) Мартито-магнетитовая Магнстито-железослюдковая 5 95 20
Дашкссанскос Балансовая магнетитовая Забалансовая 85 15 10—12
Качканарское Титано-магнетитовая Ильменитовая 50 50 10
Горобл агодатское Магнетитовые скарны Сплошные магнетиты Окисленная 77 17 6 8—12 12—14
Бакальское Сидеритовая Буро-жслсзняковая 75 25 6—10 1—5
Магнитогорское Сернисто-магнетитовая Магнетитовая 15 85 8-12
Высокогорское Магнетитовая Мартитовая Буро-жслсзняковая 80 10 10 6—10
Соколовское (ССГОК) Амфиболо-магнетитовая Эпидото-магнетитовая Магнетитовая 42 20 38 10—18
Сарбайское (ССГОК) Богатая магнетитовая Бедная магнетитовая 40 60 10—18
Тейское Серпснти но-магнетитовая Карбонатно-магнетитовая Гематито-магнетитовая 63 21 16 8—10
Нижне-Ангарское Гематитовая Гсматито-хлоритовая Гематито-песчанистая 70 20 • 10 6—8
Коршуновский I ОК Балансовая магнетитовая Забалансовая 80 20 2—6
507
Глава L Оборудование для механических методов переработки отходов
Продолжение табл. 1.4
1 2 3 4
Рудногорское Магнетитовая Мартитовая 95 5 8—12 6—8
Гаринское Богатая магнетитовая Бедная магнетитовая 51 49 12—14
Ново-Киевское Железо-хромо-никелевая 100 5—6
Аккермановское Железо-хромо-никелевая 100 0,5—2
Лисаковский ГОК Смесь оолитовых бурых же- лезняков 100 3—5
Камыш-Бурунское Бурые железняки коричневые табачные 42 58
Таблица 1.5
Крепость руд цветных и редких металлов
Месторождение или предприятие Руда Коэффициент крепости по шкале М.М. Протодьяконова, f
Алмалыкское Медная 12—14
Алтын-Топканское Свинцово-цинковая 10—14
Балхашское (Коунрадскос) Медная 12
Белоусовскос Свинцово-цинковая 13—15
Дарасунское Золотосодержащая «10
Джезказганское Медная сульфидная окисленная 12—19 6—8
Зыряновское Свинцово-цинковая 10—15
Кафанскос То же «8
Кировградское Медная 12—16
Кировская Апатито-нефелиновая 8—12
Лсниногорское Сви нцово-ци н ковая 16—18
Миргалимсайское То же 10—12
Норильское Медно-никелевая сплошная вкрапленная 10—12 16—18
Печснганикель фабрика Ks 1 фабрика Кг 2 Медно-никелевая То же 12—15 10—14
Сибайское Медная 8—18
Сихалийское Оловянно-цинковая 14—16
СУМЗ Медная 11
Сорское Медно-молибденовая 7—15
Тскелийское Свинцово-цинковая 10—12
Тырныаузское Вольфрамо-молибдсновая 10—18
Шерловогорское Оловянная 8—12
Учалинское Мсдно-цинковая, сплошная пиритная 8—12
508
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
В зарубежной практике дробимость
определяют опытами по разрушению
единичных кусков ударами падающих
грузов. По высоте их падения и массе
рассчитывается ударная сила дробле-
ния и по ней определяется индекс
работы Wt. По методике, разработан-
ной в Механобре, дробимость харак-
теризуется двумя параметрами: ин-
дексом чистой работы дробления W*
и типовой характеристикой разгруз-
ки стандартных дробилок.
Эти показатели определяются по
результатам дробления проб руды в
щековых или конусных дробилках не-
больших размеров (например, конус-
ной с диаметром основания дробяще-
го конуса 600 мм). В дробилку подают
материал широкого диапазона круп-
ности, из которого удалены классы
меньше ширины выходной щели, на-
меченной для опытов. Дробление осу-
ществляется в условиях заполненного
рабочего пространства дробилки при
одновременной записи потребляемой
энергии. Питание дробилки и ее раз-
грузка подвергаются ситовому анали-
зу на ситах с квадратными отверстия-
ми. Определяется номинальная круп-
ность продукта дробления, оценивае-
мая размером отверстия сита, через
которое проходит 95 % материала, и
строится типовая характеристика раз-
грузки дробилки, у которой крупность
классов выражается в долях номиналь-
ной крупности. Эта характеристика оп-
ределяется только свойствами дроби-
мых материалов. По времени дробле-
ния, массе использованной для опы-
та пробы руды и потребленной энер-
гии рассчитывается удельный расход
энергии, затраченной только на дроб-
ление (без учета энергии холостого
хода), и определяется значение индек-
са чистой работы дробления. В табл. 1.6
приведены индексы чистой работы
дробления для некоторых руд место-
рождений стран СНГ.
Таблица 1.6
Индексы чистой работы дробления некоторых руд месторождений стран СНГ
Месторождение (или горно- обогатительный комбинат) Руда Индекс чистой работы дробления W*, кВт-ч/т
Алмалыкское Медная 7,13
Кургашинканскос Свинцово-цинковая 8,75
Норильское Медно-никслевая сплошная 10,7
Учалинское Мсдно-цинковая сплошная пиритная 10,8
Алтын-Топканское Свинцово-цинковая 13,6
Сорскос Мсдно-молибдсновая 14,30
Южно-Криворожский ГОК Железистые кварциты магнетитовые 17,5
Джезказганское Медная сульфидная 17,7
Измелъчаемостъ оценивают по
удельной производительности лабо-
раторной мельницы по вновь обра-
зованному расчетному классу. Крите-
рием измельчасмости является отно-
шение производительности мельни-
цы по вновь образованному классу
при измельчении исследуемой руды
к производительности той же мель-
ницы и по тому же классу при из-
мельчении принятой для сравнения
руды. В обоих случаях крупность ис-
ходного материала, содержание рас-
четного класса в измельченном про-
509
Глава 1 Оборудование для механических методов переработки отходов
дукте и все условия измельчения дол-
жны быть одинаковыми.
Абразивность характеризует способ-
ность горных пород изнашивать рабо-
чие органы в процессе дробления (из-
мельчения) при трении. Абразивность
оценивают по износу материала, кон-
тактирующего с горной породой.
В И ГД им. А. А. Скочинского раз-
работана упрощенная методика оп-
ределения относительной абразивно-
сти горных пород, заключающаяся в
истирании о поверхность образца гор-
ной породы торца вращающегося
стержня из незакаленной стали и
определении износа (по массе) стерж-
ня за опыт. За критерий абразивнос-
ти принимают суммарную потерю в
массе стержня за 10 мин.
По американскому методу абра-
зивность оценивается по изнашива-
нию стальной лопатки кусками руды.
В барабане (размером 305x115 мм)
независимо от него вращается в ту же
сторону ротор (диаметром 115 мм) со
вставленной радиально прямоуголь-
ной лопаткой (размером 75x25x6 мм),
изготовленной из хромоникельмолиб-
деновой стали, закаленной до твер-
дости 500 НВ. Частота вращения ба-
рабана 70 мин-1 (90 % критической
скорости), ротора 632 мин-1. В бара-
бан помещается проба (класс - 20
+ 12 мм) испытуемой руды массой
400 г. Барабан закрывается крышкой,
и установка включается на 15 мин. Пе-
рерабатывается всего четыре порции
руды, таким образом лопатка ротора
подвергается изнашиванию в течение
60 мин. Продукт измельчения всех че-
тырех проб объединяется и подвер-
гается ситовому анализу. Потеря мас-
сы лопатки в граммах служит пока-
зателем абразивности Аг В табл. 1.7
представлены средние показатели аб-
разивности по Бонду для некоторых
горных пород с указанием индекса
работы.
Таблица 1.7
Средние показатели абразивности горных пород по Бонду
Порода Плотность, г/см3 Индекс работы Бонда Wh кВт ч/т Крупность про- дукта измельче- ния </80, мкм Показатель абразивности
Известняк для цемента 2,7 14,0 12830 0.0238
Сульфиды тяжелых металлов 3,56 12,5 12000 0,1284
Медные руды 2,95 12,9 12700 0,1472
Гематит 4,17 9,4 13450 0,1647
Магнетит 3,7 14,3 — 0,2217
Гранит 2,72 18,3 14630 0,3880
Кварцит 2,70 19,2 — 0,7751
Во ВНИИстройдормаш разработа-
на методика определения абразивно-
сти материала применительно к дро-
билкам ударного действия. Сущность
методики заключается в дроблении
проб руды крупностью 10—20 мм,
массой 1 кг каждая в роторной дро-
510
билке размером 250x50 мм при ок-
ружной скорости бил 30 и 60 м/с.
Съемные била изготавливаются из
стали марки 45 по ГОСТ 1050—88 с
последующей термообработкой до
твердости HRC 28—32. Абразивность
оценивают по потере массы всех бил,
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
приходящейся на 1 т дробленого ма-
териала. Соответствующие показатели
Изо и Им определяются по формуле
И =Ag/Q,
где kg — потеря в массе 4 бил, опре-
деленная с точностью до 0,2 мг в од-
ной пробе, г;
Q — масса дробленого материа-
ла, определенная с точностью до
10 г в одной пробе, т.
Абразивность горных пород при
дроблении в ударных дробилках, г/г
Им‘
Гранит «Норинск»
Житомирской обл..........280 900
Известняк Ковровского место-
рождения Владимирской обл .... 16 86
Известняк ВЯО
Эстонской ССР..............4,2 17
Гранит «Шарташ»
Свердловской обл.......... 150 450
Гранит «Пруды»
Ленинградской обл..........300 900
Гранит «Овруч»
Житомирской обл............460 1520
Руда железная
Стойленского
карьера КМА............... 140 420
7.7.7. Щековые дробилки
Щековые дробилки разделяются
на два основных кинематических
класса с простым ЩДП (рис. 1.1) и
сложным ЩДС (рис. 1.2) движением
подвижной щеки.
Рис. 1.1. Кинематические схемы щековых дробилок с простым движением щеки:
а—г — с верхним подвесом щеки; д — с нижней опорой щеки; 1 — неподвижная щека,
2 — подвижная щека; 3 — распорная плита
Дробилки с простым движением под-
вижной щеки различаются между со-
бой способом ее крепления и привод-
ным механизмом. Различают дробилки
с верхним подвесом О1 щеки (рис 1.1,
а—г) и с нижней шарнирной опорой
Ог (типа Додж) (рис. 1.1, д).
Дробилки с верхним подвесом
щеки выполняются с различными
приводными устройствами. Чаще все-
511
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
го применяют шарнирно-рычажный
механизм (см рис. 1.1, а). Подвижная
щека поворачивается вокруг своей
оси О, на небольшой угол в ту и дру-
гую сторону, приближаясь и отдаля-
ясь от неподвижной щеки.
Рис. 1.2. Кинематические схемы щековых дробилок со сложным движением щеки:
а — с одной подвижной щекой; б — с двумя подвижными щеками, 1 — неподвижная щека,
2 — подвижная щека; 3 — распорная плита
Дробилки со сложным движением
подвижной щеки строятся по схеме, по-
казанной на рис. 1.2, а (ГОСТ 7084—71).
В этих дробилках подвижная щека
шарнирно подвешена на эксцентри-
ковом приводном валу О, нижняя
часть ее шарнирно соединяется с рас-
порной плитой (другим концом рас-
порная плита опирается на регули-
ровочное устройство). Траектории
движения точек щеки представляют
собой овалообразные кривые. Если
горизонтальная проекция перемеще-
ния нижней точки (ход) равна 5, то
вертикальная его проекция в этом
месте близка к 35, а в верхней зоне —
к 2,55 при горизонтальной проекции
1,55. Значительное вертикальное пе-
ремещение щек, обусловливающее их
истирающее действие на куски мате-
512
риала, приводит к повышенному из-
носу дробящих плит. Поэтому дробил-
ки со сложным движением применя-
ют преимущественно для малоабра-
зивных материалов Достоинства их —
простота конструкции, компактность
и малая масса.
Помимо простейшей кинемати-
ческой схемы (см. рис. 1.2, а) исполь-
зуются и более сложные: в движение
приводятся обе щеки (рис. 1.2, б),
либо одна щека имеет привод от двух
эксцентриковых валов и т.д.
Конструкция и технические харак-
теристики дробилок с простым дви-
жением щеки. Основные параметры
щековых дробилок с простым дви-
жением щеки ЩДП приведены в
табл. 1.8, а конструкции дробилок
приведены на рис. 1.3 и 1.4.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.3. Продольный разрез модернизированной дробилки ЩДП 6x9
Рис. 1.4. Дробилка 1ЦДП 15x21
513
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.8
Основные параметры и размеры щековых дробилок с простым движением
щеки по ГОСТ 182.65-72
Параметры ЩДП-4х6 ЩДП-6х9 ЩДП-9х12 ЩДП-12х15 ЩДП-15x21 ЩДП-21х25
Размеры приемного отверстия, мм: ширина В длинаL 400±20 600±30 600±30 900±45 900±45 1200±60 1200±60 1500±75 1500±75 2100±90 2100±90 2500±100
Размер наибольшего куска в питании, мм 340 510 750 1000 1300 1700
Номинальная ширина разгрузочной щели fell0M, мм 60 100 130 150 180 250
Пределы регулирования щели, мм ±15 ±25 ±35 ±40 ±45 ±65
Эксцентриситет вала г, мм 19 29 40 35 42 50
Угол захвата а, градус 1 20 22 24 23 —
Объемная производительность при номинальной щели (для материала средней крепости = 14) QmcT. м’/ч. нс менее 15 50 160 280 550 800
Мощность электродвигателя Nm, кВт, не более 40 75 100 160 250 400
Масса дробилки без электрообору- дования, т, не более 8 (7.56) 27 (21,66) 76 (71,8) 146 (144,6) 260 (250,2) 470
Примечание. В скобках приведены паспортные данные.
Дробилки устанавливаются на мас-
сивных фундаментах. Внутренняя стен-
ка сварной рамы служит неподвиж-
ной щекой 1, на которой крепится
футеровка 2. Подвижная щека 3 с ук-
репленной на ней футеровкой 4 под-
вешена на оси 5. В коренных подшип-
никах рамы вращается приводной
вал б, на эксцентриковую (среднюю)
часть которого насаживается верхняя
головка шатуна 7. Вал 6 приводится
во вращение шкивами 8 и 9 клино-
ременной передачи. В нижнюю часть
шатуна 7 с обеих его сторон через су-
хари 12 упираются распорные плиты
передняя 10 и задняя 11. Противопо-
ложные концы распорных плит опи-
раются на вкладыши 13 и 14. Один из
них закреплен на подвижной щеке 5,
а второй — в углублении упора 75. При
необходимости изменения размера
выходной щели упор 75 соответствен-
но передвигают и закрепляют винтом
16. Иногда для этой цели применяют
укороченные (или удлиненные) рас-
порные плиты 10 и 77. К подвижной
щеке 3 шарнирно прикреплена гори-’
зонтальная штанга 17, оттягивающая
под действием пружины 18 нижний
конец щеки при ее обратном ходе.
‘ Плоскости распорных плит 10 и 11
образуют между собой малый угол 0.
При рабочем ходе (подъеме шатуна 7)'
угол 0 уменьшается, распорные пли-
ты приходят в почти горизонтальное
положение, нажимая на щеку 3. Пос-
514
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ледняя приближается к неподвижной
щеке, уменьшая выходную щель до
минимального размера bQ. При обрат-
ном ходе шатуна (вниз) угол р уве-
личивается, и щель размыкается до
размера b = b0 + s, где 5 — ход щеки в
нижней точке. При этом подвижная
щека совершает колебательное дви-
жение с центром качания в точке О
(центр оси 5).
Номинальной шириной щели счи-
тается размер b (расстояние от вер-
шины выступов одной брони до наи-
более удаленной точки впадины на
противоположной броне) в разомкну-
том положении щек.
В целях уменьшения неравномер-
ности вращения на приводной вал 6
насаживаются массивный маховик 9,
который служит шкивом клиноре-
менной передачи.
Футеровку 2 неподвижной и 4
подвижной щек набирают из броне-
вых плит с продольными рифления-
ми. Выступы одной плиты распола-
гаются против впадин другой, бла-
годаря чему большая часть кусков
руды разрушается в результате изло-
ма (рис. 1.3, в). Наряду с этим в точ-
ках соприкосновения поверхности
кусков с выступами возникают мест-
ные разрывающие напряжения, в
результате которых крупные куски
раскалываются (рис. 1.3, би 1.4). Бо-
ковые стенки 19 рабочей камеры дро-
билки также футеруют сменными
плитами из марганцовистой стали.
Чаще всего для приводного вала
применяют подшипники скольжения
с баббитовыми вкладышами (рис. 1.3);
в последнее время имеется тенден-
ция к переходу на подшипники ка-
чения (рис. 1.4).
Смазка подшипников оси под-
вижной щеки и точек контакта рас-
порных плит с вкладышами — кон-
систентная (густая), подается под
давлением. Для подшипников главно-
го вала применяется принудительная
жидкая смазка от масляного насоса.
В настоящее время для увеличе-
ния степени дробления щековые дро-
билки изготовляют с увеличенной
высотой камеры дробления. Эта вы-
сота примерно в 2—2,3 раза больше
ширины приемного отверстия. Кро-
ме того, футеровку неподвижной
щеки в нижней части скашивают для
образования в месте разгрузки парал-
лельной зоны.
Введен трехступепчатый запуск
щековых дробилок. Первая ступень —
приведение во вращение (вокруг вала
дробилки) маховика, выполняюще-
го роль приводного шкива. Вторая сту-
пень — передача вращения валу дро-
билки. Вращающийся приводной ма-
ховик входит в сцепление с валом
дробилки с помощью фрикционной
муфты. Третья ступень — приведение
во вращение второго маховика, ко-
торый с помощью своей фрикцион-
ной муфты сцепляется с валом дро-
билки. Фрикционные муфты устанав-
ливаются на обоих концах эксцент-
рикового вала.
В последних конструкциях щеко-
вых дробилок предусматривается за-
пуск дробилок с помощью муфты
обгона и микропривода (мощностью
10—12 кВт). Муфта обгона соединяет
вал ведущего клиноременного шки-
ва главного привода с выходным ва-
лом редуктора микропривода. При
запуске дробилки микропривод мед-
ленно вращает муфту обгона, кото-
рая, заклиниваясь, вращает вал ве-
дущего клиноременного шкива. Через
20—40 с после начала вращения экс-
центрикового вала включается глав-
515
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
ный электродвигатель и дробилка за-
пускается. При наличии микроприво-
да с муфтой обгона фрикционные
муфты на эксцентриковом валу дро-
билки выполняют роль предохрани-
тельного устройства. Применение
микропривода позволяет запускать
дробилку под завалом.
Методика выбора щековых дроби-
лок в РФ и за рубежом различна. В РФ
дробилки выбираются по производи-
тельности, а за рубежом — по мощ-
ности электродвигателя с учетом про-
изводительности дробилки.
Щековые дробилки со сложным
движением щеки, их конструкция и
основные параметры. На рис. 1.5 по-
казана щековая дробилка со сложным
движением подвижной щеки; конст-
рукция ее является типовой для всей
серии ЩДС. Станина дробилки свар-
ная; ее боковые стенки выполнены
из стальных листов и соединены меж-
ду собой передней стенкой 1 короб-
чатого сечения и задней балкой 2, яв-
ляющейся одновременно корпусом
регулировочного устройства 7. Над
приемным отверстием укреплен за-
щитный кожух 3. Подвижная щека 4
представляет собой стальную отлив-
ку, закрепленную на эксцентриковой
части приводного вала 5. В нижней
части щеки имеется паз, куда встав-
ляется вкладыш для упора распорной
плиты 6. Другим концом распорная
плита упирается во вкладыш регули-
ровочного устройства, состоящего из
ползуна 13 и двух винтов 14. Замыка-
ющее устройство состоит из тяги 8 и
цилиндрической пружины 9, натяже-
ние которой можно регулировать гай-
кой. При рабочем ходе щеки 4 пру-
жина сжимается; стремясь разжаться,
она способствует отходу щеки при хо-
лостом ходе (размыкании). Пружина 9
обеспечивает постоянное плотное за-
мыкание всех звеньев шарнирно-ры-
чажного механизма (подвижной
щеки, распорной плиты и регулиро-
вочного устройства).
Рис. 1.5. Щековая дробилка со сложным движением щеки ЩДС
516
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Подвижная щека имеет в нижней
части косой выступ, на который ус-
танавливают дробящую броневую
(футеровочную) плиту 10. Сверху эта
футеровочная плита притягивается к
щеке клиньями и болтами с потай-
ными головками. Неподвижная дро-
бящая плита 11 опирается внизу на
выступ передней стенки станины 7,
а с боковых сторон зажата футеро-
вочными плитами 12. Рабочие поверх-
ности дробящих плит и поверхности
боковых футеровочных плит образу-
ют камеру дробления машины.
Плоскости футеровочных плит 10
и 77 образуют между собой перемен-
ный угол р. При рабочем ходе под-
вижная щека приближается к непод-
вижной и ширина b выходной щели
уменьшается, доходя до минимума bQ.
При отходе подвижной щеки выход-
ная щель увеличивается до размера
b =b0 + s, где 5 — горизонтальная про-
екция ход щеки (см. рис. 1.2, о).
Изменение режима работы щеко-
вой дробилки достигается регулиров-
кой размера выходной щели. Номи-
нальная ширина Ьном ее при прочих
равных условиях определяет круп-
ность продукта дробления и произ-
водительность дробилки. Так как по
мере износа дробящих плит ширина
выходной щели возрастает, необхо-
димо периодически производить ре-
гулировку (поджатие) щеки. С этой
целью поворачивают винт, переме-
щающий ползун со вкладышем рас-
порной плиты (см. рис. 1.5).
Ранее на щековых дробилках со
сложным движением предохрани-
тельным устройством служила рас-
порная плита, которая ломалась при
возникновении нагрузок больше до-
пустимых (например, при попадании
в камеру дробления недробимых
предметов). В настоящее время начи-
нают находить применение предохра-
нители неломающегося типа.
Ранее на дробилках всех типораз-
меров монтировались два маховика
(по одному с каждой стороны),
один из которых выполнял также
функцию приводного шкива. В пос-
леднее время на большинстве оте-
чественных дробилок со сложным
движением щеки применяется один
шкив-маховик с увеличенным ма-
ховым моментом. Для обеспечения
динамической балансировки маши-
ны на противоположном конце эк-
сцентрикового вала устанавливает-
ся противовес. Подобная конструк-
ция узла привода' делает дробилку
более компактной.
В процессе эксплуатации дробил-
ки ЩЦС футеровочные плиты подвер-
гаются быстрому износу, причем наи-
более интенсивно изнашивается ниж-
няя часть неподвижной брони, поэто-
му конструкция плит выполняется,
как правило, симметричной, т.е. пре-
дусматривает возможность переверты-
вания их изношенной частью вверх,
что практически удваивает срок служ-
бы плит.
Рабочая часть броневой плиты
обычно выполняется рифленой. По-
перечный профиль плиты характери-
зуется размерами и конфигурацией
рифлений.
По ГОСТ 13757—89 дробилки со
сложным движением щеки в зави-
симости от области применения дол-
жны комплектоваться дробящими
плитами с различной конфигураци-
ей и размером рифлений (рис. 1.6).
Рифления трапецеидальной формы
(тип 1) применяют для предвари-
тельного дробления в дробилках с
шириной приемного отверстия 250
517
Глава /. Оборудование для механических методов переработки отходов
и 400 мм, а рифления треугольной
формы (тип 2) — для предваритель-
ного дробления в дробилках с ши-
риной приемного отверстия 600 мм,
а также для окончательного дробле-
ния в дробилках всех типоразмеров.
Рис. 1.6. Профиль футеровочных плит дро-
билок ШДС
Шаг t, размеры типи высота h
рифлений для обоих профилей зави-
сят от размера выходной щели Ь.
Радиусы закруглений и г2 для
крупных щековых дробилок разме-
ром от 400x900 мм и выше равны 10
и 15 мм, а для дробилок меньших
размеров — примерно 5 и 10 мм.
Дробящие плиты (рис. 1.5) долж-
ны плотно прилегать своими опорны-
ми поверхностями к подвижной и
неподвижной щекам и работать с
ними как одно целое. Согласно ГОСТ
13757—68 неплоскостность опорной
поверхности плиты не должна пре-
вышать 2 мм на 1 м длины. В боль-
шинстве случаев дробящие плиты
щековых дробилок изготовляются из
высокомарганцовистой стали. Срок
службы дробящих плит и их удель-
ный расход зависят от прочности и
абразивности дробимого материала.
В России щековые дробилки вы-
пускаются пяти типоразмеров. Их раз-
мерный ряд и техническая характери-
стика соответствуют ГОСТ 7084—71
(табл. 1.9). Удельная производитель-
ность (отнесенная к 1 м2 приемного
отверстия) дробилок составляет око-
518
ло 70 м3/(м2ч), поэтому полная объем-
на» производительность Qo ~ 70BL.
Удельный расход мощности ЛГв/ Qo
равен приблизительно 2,5 кВт/м3, от-
куда ~ 2,5 Qo= 175 BL, Ви L выра-
жены в метрах.
Производительность щековых дро-
билок с простым движением щеки.
Производительность дробилок опре-
деляют: по данным каталогов и пас-
портов машиностроительных заводов
или ГОСТов; по теоретическим и эм-
пирическим формулам; на основе ис-
пытаний дробилок. Во всех случаях
найденная производительность явля-
ется среднестатистической, по отно-
шению к которой фактическая часо-
вая производительность конкретной
дробилки колеблется в зависимости
от ряда случайных факторов: меняю-
щегося гранулометрического состава
и переменной прочности исходной
руды, изменения степени заполнения
рабочего пространства дробилки и
других факторов, трудно поддающих-
ся точному учету.
Обычно определяется объемная про-
изводительность Qq. Массовую произво-
дительность Qo получают по формуле
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
<? = 5Qo, (1.1)
где 8 — насыпная плотность т/м3.
Значения объемной производитель-
ности Qrocr щековых дробилок отече-
ственных заводов (по ГОСТ 18265—72)
приведены в табл. 1.8.
Расчетная производительность Qo
определяется по теоретическим и эм-
пирическим формулам.
Таблица 1.9
Основные параметры щековых дробилок со сложным движением
щеки по ГОСТ 7084-71
Параметры СМД-115 СМД-116 СМД-108 СМД-109 СМД ПО
ЩДС-1,6x2,5 ЩДС-2,5х4 X vy CN 6 .1. ЩДС-4х9 ЩДС-6х9
Размеры приемного отверстия Дх£, мм 160x250 250x400 250x900 400x900 600x900
Наибольшая крупность ис- ходного материала D^x, мм 140 210 210 340 510
Угол захвата, градус, нс более 15 15 15 17 19
Номинальная выходная щель Ьи, мм 30 40 40 60 100 .
Максимальный диапазон из- менения выходной щели, мм 15—45 20—60 20—60 40—90 75—125
Объемная производитель- ность Qo при номинальной щели, м3/ч, не менее 2,8 (2 8) 7,0 (7,0) 14,0(16) 25,0 (25,0) 55,0 (38)
Мощность электродвигателя 2VW, кВт, не более Ю(7) 17(17) 40 (40) 55(61) 75 (95)
Масса дробилки без электро- двигателя, т 1,5 3,0 8,0 12,0 20 0
Габаритные размеры, м: длина ширина высота 1,0 1,0 1,1 1,4 1,3 1,5 1,7 1,7 2,3 '2,2 2,2 2,6 2,7 2,6 2,5
Примечав ие В скобках даны значения, вычисленные по формулам. Qo - 70BL и = 175SZ.
Обобщающим выражением ран-
них теоретических формул определе-
ния производительности щековых
дробилок является следующее:
Qo = WKBcscpLnb(B + typ-'etga, (1.2)
где Qo — объемная производитель-
ность, м3/ч;
Кв и с — поправочные коэффи-
циенты, зависящие от типоразмера
дробилки (с = 1 для 111ДС и с = 0,84
для ШДП);
scp — ход щеки в средней ее точ-
ке, м;
L — длина выходной щели, м;
п — частота качаний щеки, мин-1;
b — ширина выходной щели (при
размыкании), м;
519
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
В — ширина приемного отвер-
стия, м;
Рср — средневзвешенный (по вы-
ходам классов) размер кусков в пи-
тании, м;
а — угол захвата, градус.
Известна эмпирическая формула
для объемной производительности
щековых дробилок
Qq = К fKaK^(\5f> + 15QB)Lb, (1.3)
где Kf— поправочный коэффициент
на крепость руды;
— то же, на влажность,
— то же, на содержание круп-
ных классов в питании (более 0,520-
Значения частных поправочных
коэффициентов приведены в табл. 1.10.
Таблица 1.10
Поправочные коэффициенты на условия дробления
Коэффициент Руда
мягкая (некрепкая) средней твердости (средней крепости) твердая (крепкая) весьма твердая (особо крепкая)
Крепости по шкале М.М. Протодьяконова. Поправочный на крепость руд Kf 5—10 1,2 10—15 1,0 15—18 0,95 18—20 0,90
Поправочный на влажность (при наличии в руде комкующейся ме- лочи) Ка Влажность руды <о, %
4 5 6 .7 8 9 10 11
1 1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,65
Поправочный на крупность Кт Содержание крупных классов (крупнее 0,5В) в питании акп, %
5 10 20 25 30 40 50 60 70 80
1,10 1,08 1,05 1,04 1,03 1,0 0,97 0,95 0,92 0,89
Пример. Требуется определить
полную расчетную производитель-
ность щековой дробилки ЩДП-15x21
(В = 1,5 м; L = 2,1 м), в которую по-
ступает габбро-диабазовая медно-ни-
келевая руда повышенной крепости
(/*= 15—20 по М.М. Протодьяконову)
с насыпной плотностью 5 = 1,8 т/м3,
крупностью — 1200 + 0 мм (20 % клас-
са + 800 мм), влажностью со = 5 %.
Ширина выходной щели дробилки
b = 180 мм.
Определяем поправочные коэф-
фициенты по табл. 1.10: Kf = 0,93 (счи-
тая в среднем/= 18); Кы= 1 (со= 5 %);
Ккр = 1,04 (акр = 25 %). По формуле
(1.3) определяем Qo = 465 м3/ч и по
формуле (1.1) Q = 835 т/ч.
Характеристика крупности продук-
та дробления представлена на рис. 1.7
(кривая 5).
Для определения удельного расхо-
да энергии по формуле Бонда имеем:
размер кусков в питании, соответству-.
ющих суммарному выходу 80 %, Ро =
= 800 мм = 800000 мкм, а в готовом про-
дукте дробления (по кривой 3 рис. 1.7)
DK = 200 мм = 200000 мкм. Принима-
ем, что индекс Бонда Wt (табл. 1.11)
для данной медно-никелевой руды ра-
вен коэффициенту крепости по шкале
М.М. Протодьяконова / т.е. Wl = 18.
Подставив эти величины в формулу
Е = 101К п , .
520
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
получим Е = 0,20 кВт-ч/т.
Мощность, потребляемая только
на дробление, N = EQ = 167 кВт, а с
учетом холостого хода дробилки при
мощности установленного электро-
двигателя ЛГда = 250 кВт=
= 25 кВт) расчетная потребляемая
мощность N= 167 + 25 = 192 кВт, что
близко к средней потребляемой мощ-
ности Nq = 185 кВт.
Рис. 1.7. Характеристики крупности про-
дуктов дробления (без предварительного
отсева мелочи):
1 — ЩДП-9х12 при В = 130 мм (криворожс-
кий гранит); 2 — ЩЦП-12х15 при В =.160 мм
(власовский гранит); 3— ЩДП-15х21 при В =
= 180 мм (норильская медно-никелевая руда)
Индекс работы дробления по Бонду
Таблица 1.11
Руда и порода Плотность, г/см5 Индекс работы 1Г/, кВт-ч/т Руда и порода Плотность, г/см5 Индекс работы кВт-ч/т
Андезит 2,62 20,3 Молибденовая рула 2,70 13,6
Базальт 2,90 19,0 Наждак 3,48 62,5
Барит 4,50 5,3 Никелевая руда 3,28 15,1
Боксит 2,20 9,8 Оловянная руда 3,95 12,0
Габбро 3,00 20,5 Песчаник 2,65 28,9
Гематит 3,53 14,3 Пирит (серный колчедан) 4,06 9,8
Гипс 2,69 7,8
Глина 2,51 7,0 Пирротиновая рула 4,04 10,5
Гнейс 2,71 22,4 Плавиковый шпат 3,01 9,8
Горючие сланцы 1,84 17,6 Поташ 2,40 8,9
Гравий 2,66 17,9 Полевой шпат 2,59 11,9
Гранит 2,67 16,8 Рутиловая руда 2,80 14,0
Графит 1,75 48,5 Свинцовая руда 3,35 13,1
Диабаз 2,90 . 21,4 Свинцово-цинковая руда 3,36 И.9
Диорит 2,90 23,2
Доломит 2,74 12,5 Сиенит 2,73 14,5
Золотоносная руда 2,81 16,5 Сланец 2,63 17,5
Известняк 2,66 14,0 Спекулярит 3,28 15,2
Карбид кремния 2,75 28,6 Стекло 2,58 13,6
Кварц 2,65 15,0 Такониты 3,54 16,1
Кварцит 2,68 10,6 Титановая руда 4,01 13,6
Кварцевый песок 2,67 15,5 Уголь 1,40 14,3
Клинкер цементный 3,15 14,8 Ферромарганец 6,32 9,2
Кокс 1,31 16,7 Ферросилиций 4,41 11,0
Магнезит 3,06 12,3 Феррохром 6,66 8,4
Магнетит 3,88 11,0 Фосфориты 2,74 11,0
Марганцевая руда 3,53 13,5 Цинковая руда ' 3,64 12,8
Медная руда 3,02 14,1 Шлак доменный 2,74 11,3
521
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
1.1.2. Конусные дробилки
Конусные дробилки крупного дроб-
ления. Рабочим органом конусной
дробилки (рис. 1.8) является подвиж-
ный дробящий конус 1, помещенный
эксцентрично внутри неподвижного
конуса (чаши) 2.
Раздавливание, раскалывание, из-
лом и истирание находящихся в ра-
бочем пространстве кусков материала
осуществляется в результате движения
внутреннего конуса, сходного с дви-
жением конического маятника. Про-
цесс дробления происходит непрерыв-
но при последовательном перемеще-
нии зоны дробления по окружности ко-
нусов. Дробленый материал под дей-
ствием собственной тяжести разгружа-
ется через выходную щель, имеющую
в разомкнутом положении ширину Ь.
При смыкании дробящих органов
щель уменьшается до размера bQ, при-
чем b0 = b-s, где 5 — ход конуса (двой-
ная амплитуда) в нижней точке.
Рис. 1.8. Схемы конусных дробилок:
а — конусная дробилка с неподвижной осью; б — то же, с подвесным валом (ККД «гирацион-
ная»); в — то же, с валом, имеющим опору (ГРЩ); г — то же, с консольным валом, опираю-
щимся на шаровой подпятник (КСД и КМД); д — конусная инерционная дробилка (вибрацион-
ная безэксцентриковая) КИД
522
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Номинальный размер dH наиболь-
ших кусков материала, которые мо-
гут быть загружены в дробилку, оп-
ределяется радиальной шириной В
приемного отверстия. Обычно прини-
мают dH = 0,85.
Крупность дробленого продукта и
производительность дробилки данно-
го типоразмера зависят главным об-
разом от ширины выходной щели Ь.
В России конусные дробилки
крупного дробления выбираются по
требуемой производительности, а за
рубежом — по мощности электродви-
гателя с учетом требуемой произво-
дительности.
Конусные дробилки различаются
между собой: кинематикой движения
рабочего конуса; способом его опи-
рания; приводным механизмом ма-
шины; способом разгрузки дроблено-
го материала и способом возбужде-
ния дробящего усилия.
По кинематическому признаку
различают дробилки с неподвижным
вертикальным валом (см. рис. 1.8, а)
и с подвижным валом, ось которого
образует малый угол е с осью сим-
метрии дробилки (рис. 1.8, б— д).>
В машинах первого типа (дробил-
ка «Телсмит») (рис. 1.8, а) геометри-
ческая ось дробящего конуса остается
во время его движения параллельной
своему первоначальному положению
и все точки его поверхности (если
конус не вращается) описывают ок-
ружности одинакового радиуса, рав-
ного эксцентриситету г. Во всех ос-
тальных дробилках (рис. 1.8, б—д) гео-
метрическая ось конуса, имеющая
одну неподвижную точку в простран-
стве, при своем движении описывает
коническую поверхность (прецессион-
ное движение) и потому радиус кру-
говых движений отдельных точек ра-
бочей поверхности тем больше, чем
они ближе к выходной щели. В маши-
нах этого кинематического типа ко-
нус может иметь подвесной вал, ук-
репленный на верхнем шарнире (см.
рис. 1.8, б и д), вал с опорой внизу
(рис. 1.8, в) или консольный вал с опо-
рой в центральной части (рис. 1.8, г).
Дробящий конус приводится в
движение эксцентриковым передаточ-
ным механизмом (рис. 1.8, а, б, в, г)
либо дебалансным вибровозбудите-
лем (рис. 1.8, д).
Дробилки с подвесным или име-
ющим опору валом и эксцентрико-
вым приводом (рис. 1.8, б, в), назы-
ваемые за рубежом гирационными,
применяются для крупного дробле-
ния (ККД и КРД), а конусные с кон-
сольным валом (см. рис. 1.8, г) — для
среднего и мелкого дробления (КСД
и КМД). Для мелкого и особо мелко-
го дробления предназначаются так-
же конусные инерционные дробил-
ки КИД (вибрационные безэксцент-
риковыс) (см. рис. 1.8, д').
В дробилках типа ККД и КРД
(рис. 1.9, 1.10, 1.11) корпус состоит из
нескольких соединенных между собой
поясов (колец) 7, 14 и 75 (рис. 1.9).
Приемная воронка (верхний пояс) 7
отлита заодно с траверсой (кресто-
виной) 2, в центральной части ко-
торой помещен колпак, прикрываю-
щий подвесной подшипник главного
вала 3. Геометрическая ось главного
вала отклонена от вертикали на ма-
лый угол е и описывает коническую
поверхность. Верхний конец вала 3
через навернутую на него гайку 4 со-
единен с втулкой 5, которая перека-
тывается по неподвижному кольцу 6.
Наружная поверхность втулки 5 сто-
чена на конус, благодаря чему она
всегда прижата по одной из своих об-
523
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
разующих к неподвижной обойме 7,
запрессованной в траверсу 2. В резуль-
тате подвесной подшипник обеспе-
чивает две опорные реакции: сила тя-
жести вала и действующая на него
вертикальная слагающая усилия
дробления передаются через торец
конической втулки 5 кольцу 6 и от
него на траверсу 2; горизонтальное
усилие, действующее на вал со сто-
роны дробимого материала, уравно-
вешивается горизонтальной реакци-
ей обоймы 7, к которой прижата ко-
ническая втулка 5. На главный вал 3
наглухо насажен дробящий конус 8.
Нижний конец вала вставлен в экс-
центриковый стакан 9, к которому на
шпонке прикреплена коническая
шестерня 10, находящаяся в зацепле-
нии с малой шестерней 11. После-
дняя сидит на горизонтальном валу
12, приводимом во вращение элект-
родвигателем через шкив 13 клино-
ременной передачи.
Рис. 1.9. Дробилка ККД-1500/180 с механическим регулированием выходной щели
Эксцентриковый стакан 9 (име-
нуемый в инструкциях УЗТМ «вал-
эксцентрик»), внутренняя и наруж-
ная поверхность которого залита баб-
битом, вращается внутри неподвиж-
ной стальной втулки 19, запрессован-
ной в центральный патрубок 20. Пос-
ледний отлит заодно со станиной 16.
Геометрическая ось внутренней по-
524
лости стакана 9 совпадает с откло-
ненной от вертикали осью главного
вала 3, и при вращении стакана вал и
дробящий конус 8 совершают кру-
говые колебания («гирационные дви-
жения»), имея неподвижную точку в
центре верхнего подвеса (прецесси-
онное движение по типу коническо-
го маятника). Расстояние между фу-
Часть IX Основное оборудование для переработки твердых отходов
теровками 17 и 18 обоих конусов по-
переменно уменьшается и увеличи-
вается, причем в месте сближения
конусов материал дробится, а в мес-
те их раздвигания дробленый продукт
разгружается. Ширина выходной щели
при замыкании равна Ь{}, а при раз-
мыкании Ь.
Рис. 1.10. Дробилка ККД-1500/180 ГРЩ с гидравлическим регулированием выход-
ной щели
Для уменьшения размера выход-
ной щели, постепенно увеличиваю-
щейся вследствие износа футеровки,
служит гайка 4. Подтягивая гайку,
приподнимают рабочий вал вместе
с дробящим конусом, отчего щель
уменьшается. Помимо механическо-
го регулирования щели применяет-
ся и гидравлическое (в дробилках
ГРЩ).
Смазка эксцентрикового механиз-
ма и зубчатой передачи осуществля-
525
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
ется принудительной циркуляцией
жидкого масла, подаваемого насосом
по всем трущимся поверхностям. Для
смазки подвесного узла 5, 6, 7 при-
меняют густую смазку, также пода-
ваемую под давлением.
Рис. 1.11. Редукционная дробилка КРД-900/100
Номинальными размерами, опре-
деляющими типоразмер конусной
дробилки типа ККД и КРД, являют-
ся ширина В приемного отверстия и
ширина b выходной щели в раскры-
том положении (размеры записывают-
ся в виде дроби В /Ь), Для первичного
дробления предназначаются дробил-
ки пяти типоразмеров: ККД-500/75,
ККД-900/140, ККД-1200/150,
ККД-1500/180 и ККД-1500/300; для
так называемого вторичного крупно-
го дробления (поддрабливания) —
редукционные дробилки трех типо-
размеров- КРД-500/60, КРД-700/75 и
КРД-900/100.
Дробилки КРД применяются глав-
ным образом при четырехстадиальных
схемах дробления, когда они уста-
526
навливаются для «поддрабливания»
продукта, полученного из ККД, пе-
ред подачей его на III стадию (в дро-
билки среднего дробления КСД). По
этой причине они именуются «дро-
билками для редукционного дробле-
ния». Однако КРД могут применять-
ся и в качестве самостоятельных дро-
билок I стадии при условии, что
dK < 0,8Я.
Дробилки ККД и КРД всех типораз-
меров (за исключением ККД 1500/300)
изготовляются в двух вариантах, от-
личающихся способом изменения
ширины выходной щели: с механи-
ческим подъемом дробящего конуса
путем подтягивания гайки, соединя-
ющей вертикальный вал с внутрен-
ней втулкой узла подвески (рис. 1.9)
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
и с гидравлическим регулированием
щели (рис. 1.10), при котором глав-
ный вал вместе с конусом припод-
нимается под давлением масла, на-
гнетаемого в находящийся под ниж-
ней частью вала гидравлический дом-
крат. Поршень домкрата передает
подъемное усилие главному валу. Этот
вариант сокращенно обозначается
ГРЩ (гидравлическое регулирование
щели).
При исполнении ГРЩ дробилки
имеют только один электродвигатель,
а дробилки с механическим регули-
рованием — один или два. Второй
электродвигатель обычно подключа-
ют только на время пуска дробилки
под завалом.
Основные параметры механичес-
кого режима дробилок ККД и КРД
приведены в табл. 1.9.
Конструктивная схема приводно-
го механизма, принятая УЗТМ для
дробилок типа ККД (рис. 1.10), полу-
чила наибольшее распространение в
мировой практике. По той же схеме
изготовляются дробилки зарубежных
фирм «Лллис-Чалмерс», «Рекснорд»,
Трейлор» (США), «Драгон» (Фран-
ция) и др. Однако за рубежом изго-
товляются также дробилки с другим
приводным механизмом. Так, фирмой
«Бэббитлес» (Франция) изготовляют-
ся дробилки с ременной передачей от
электродвигателя непосредственно к
эксцентрику без промежуточной ко-
нической зубчатой передачи. Фирма
«Кеннеди» (США) встраивает элект-
родвигатель в корпус дробилки так,
что ротор его совмещен с валом-экс-
центриком; фирмы ФРГ («Эшверке»,
«Всдаг», «Клокнер-Гумбольдт») вы-
пускают дробилки с гидромуфтой,
помещенной между двигателем и при-
водным горизонтальным валом; по
схеме рис. 1.8, а изготовляются малые
дробилки фирмы «Телсмит».
Новые конструкции. Уралмашзаво-
дом изготовлены опытные образцы дро-
билок типа ККД новых конструкций.
Так, в дробилке ККД-1500/160-250 вы-
ходная щель (в фазе раскрытия) мо-
жет устанавливаться заводом-изгото-
вителем в пределах от 160 до 250 мм (в
среднем b ~ 200 мм); диаметр осно-
вания дробящего конуса увеличен до
2900 мм (в стандартной дробилке
ККД-1500/180 он равен 2520 мм);
частота качаний повышена до 90 мин-1
(вместо 82 мин-1); мощность привода
составляет 640 кВт (2 двигателя по
320 кВт). Проектная производитель-
ность при выходной щели 160 мм со-
ставляет 1600 м3/ч.
Проектируются также дробилки
ККД-1500/110 с пониженным разме-
ром выходной щели (ПО мм) и с
производительностью 600 м3/ч.
Параметры механического режима
Основными параметрами механи-
ческого режима конусных дробилок
крупного дробления являются: угол
захвата; диаметр, эксцентриситет и
ход дробящего конуса; частота его
качаний; усилие дробления и потреб-
ляемая мощность.
Угол захвата а. По сравнению
со щековыми дробилками в конусных
дробилках угол захвата принимается
несколько большим: для неподвиж-
ного конуса (чаши) угол наклона об-
разующей составляет 17° 10', а для
дробящего а2« 9°30' (уклон образую-
щей tg а2 = 1/6), вследствие чего угол
захвата достигает
а=а, + а2 - 26°40'.
Захват обеспечивается для руд,
имеющих вдвое меньший угол тре-
ния <р = 13*20* или коэффициент тре-
ния /<0,24.
527
Глава I. Оборудование для механических методов переработки отходов
Диаметр конуса D. Между ди-
аметром конуса D (в плоскости вы-
ходной щели) и шириной приемно-
го отверстия В нет строгой аналити-
ческой зависимости. Можно прибли-
женно считать, что
Р= (1,35# + 0,45) ±0,1. (1.4)
Предельная масса дробилки ККД, оп-
ределяемая по приближенной формуле
(? = 290 (Р- 1,07), (1.5)
соответствует массе дробилки, нор-
мируемой ГОСТ 6937—91Е:
Диаметр конуса,
D, м: 1,221,636 1,90 2,52 3,20
Масса дробилки G, т:
по ГОСТу 43 150 240 412 615
по формуле (1.5) 44 164 240 420 616
Эксцентриситет г, измеренный в
плоскости выходной щели, связан с
шириной приемного отверстия В дро-
билок ККД приближенной зависимо-
стью
г = 8,3В+8,5, (1.6)
что соответствует паспортным данным:
Ширина приемного
отверстия В, м 0,5 0,9 1,2 1,5
Эксцентриситет г, мм:
по формуле (1.6) 12,7 16 18,5 21
по паспорту 12 16 19 20—21
Эксцентриситет г и ход дробяще-
го конуса относят к уровню выход-
ной щели; ход (полный размах коле-
баний) s равен двойному местному
эксцентриситету (5 = 2г).
Частота качаний п(. дробяще-
го конуса равна частоте вращения ста-
кана эксцентрика. Значения этих па-
раметров для конусных дробилок с
подвесным валом, изготовляемым
УЗТМ, приведены в табл. 1.12. При-
ближенная формула
л0 = 190-60В (1.7)
соответствует принятой заводом час-
тоте качаний конуса (рис. 1.12, 1 и 2):
Ширина приемного
отверстия, В, м 0,5 0,9 1,2 1,5
Частота качаний п , мин-1:
по формуле (1.7) 160 136 118 100
по паспорту 160 140 120 100
Фирма «Аллис-Чалмерс» прини-
мает несколько большую частоту ка-
чаний по сравнению с дробилками
УЗТМ (см. рис. 1.12, 4).
Рис. 1.12. Зависимость частоты качаний дробящего конуса дробилок ККД от ширины
приемного отверстия:
/ — по формуле (1 7); 2 — по паспортам УЗТМ; 3 — по формуле (1.8), 4— по данным фирмы
«Аллис-Чалмерс»
528
Таблица 1.11а
Параметры механического режима конусных дробилок для крупного дробления ККД и КРД
ККД с механическим регулированием щели ККД с гидравлическим регулирова- нием разгрузочной щели КРД с гидравлическим регулированием разгрузоч- ной щели
Параметр ККД-500/75 ККД-900/140 ККД-1200/150 О оо 8 § ККД-1500/300 ККД-500/75 ГРЩ ККД-900/140 ГРЩ ККД-1200/150 ГРЩ ККД-1500/180 ГРЩ КРД-500/60 КРД-700/75 КРД-900/100 1
Ширина приемного от- верстия В, м 500 900 1200 1500 1500 500 900 1200 1500 500 700 900
Диаметр основания кону- са D, м 1,22 1,636 1,90 2,52 3,20 1,22 1,636 1,90 2,52 1,68 2,04 2,34
Эксцентриситет в плоско- сти выходной щели г, м 0,012 0,016 0,019 0,021 0,021 0,012 0,016 0,019 0,020 0,012 0,014 0016
Частота качаний конуса По, мин-1 160 140 120 80 82 160 140 120 100 145 135 ПО
Кинематический параметр D2rno, м3/мин 2,85 6,0 8,2 10,7 17,5 2,85 6,0 8,2 12,7 4,95 7,85 10,5
Мощность двигателя кВт:
по формуле (1.10) 105 215 300 385 630 105 215 300 450 180 280 380
по паспорту 125 250 2x200 2x320 2x400 132 250 320 400 210 250 400
по ГОСТ, не более — — 2x200 2x315 2x400 132 250 315 400 200 250 400
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.12
Основные параметры конусных дробилок для первичного и вторичного крупного дробления
Параметр ККД-500/75 ККД-900/140 ККД 1200/150 ККД-1500/180 о о § МП i ККД-500/75 ГРЩ ККД-900/140 ГРЩ ККД-1200/150 ГРЩ ККД-1500/180 ГРЩ КРД-500/60 КРД-700/75 КРД-900/100
Ширина приемного от- верстия, В, мм 500 900 1200 1500 1500 500 900 1200 1500 500 700 900
Наибольший размер кус- ков в питании dn, мм 420 750 1000 1300 1200 420 750 1000 1300 400 550 750
Номинальная ширина выходной щели Ь, мм 75 140 150 160; 180; 200 300 75 140 150 160, 180; 200 60 75 100
Объемная производи- тельность (для руды средней крепости), м3/ч: по ГОСТу Qrocr • по паспорту (?,исп 180 150 420 400 680 560 1200; 1350; 1500 1150 2600 2600 160 420 420 680 680 1200, 1350, 1500 1350 200 200 400 400 680 680
Мощность электродвига- теля кВт, нс более (125) (250) 2x200 2x315 2x400 132 250 315 400 200 250 400
Диаметр основания кону- са D, м (1,22) (1,636) (1,90) (2,52) (3,20) (122) (1,636) (1,90) (2,52) 1,68 2,04 2,34
Масса дробилки без элек- тродвигателя и смазочной системы, G, т: по ГОСТу (паспорту), нс более по формуле (1.5) 43 (38,5) 44 150 .(135) 164 240 (229) 240 412 (393) 420 615 (6Ю) 616 43 (42,4) 44 150 (148,5) 164 240 (240) 240 412 (406) 420 95 (92) 145 (144) 290 (262)
Примечания: 1 Параметры дробилок ККД-500/75 и ККД-1500/180 приведены по ГОСТ 5.1500—72. 2. В скобках приведены данные по
паспортам УЗТМ 3. УЗТМ изготовляет дробилки только с заданной выходной щелью.
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX Основное оборудование дгя переработки твердых отходов
Кривая 5, отвечающая теорети-
ческой формуле
я0 = 240/V2B+T, (1.8)
занимает промежуточное положение
между ломаными 2 и 4.
Для дробилок КРД заводом УЗТМ
принята частота качаний на 10—20 %
меньше, чем для ККД с тем же раз-
мером В.
Мощность электродвигателя
Nm конусных дробилок ККД можно
считать приблизительно пропорцио-
нальной квадрату диаметра D конуса,
эксцентриситету г и частоте качаний п
. (1.9)
где — коэффициент, зависящий
от конструкции дробилки.
Формула (1.9) выведена в резуль-
тате обработки данных каталогов
фирмы «Аллис-Чалмерс» (рис. 1.13).
Результаты расчета по эмпирической
формуле (1.9) будут наиболее близ-
кими к паспортным данным и нор-
мам ГОСТ, если принять в ней KN =
= 36. Тогда для мощности электродви-
гателя одномоторной дробилки ККД
и КРД (см. табл. 1.11а) имеем
JVM - ЗбЛЪи,. d-Ю)
Рис. 1.13. Мощность электродвигателей гирационных конусных дробилок фирмы «Ал-
лис-Чалмерс»:
1 — В = 760 и 915 мм, D = 1,4 м, л0 = 175 мин*1; 2 — В = 1070 мм, D = 1,65 м, п0 = 150 мин-1;
3 — В — 1220 мм, D — 1,88 м, п0 ~ 150 мин-1, 4 — В — 1370 мм, D — 1,88 м, п0 = 135 мин-1;
5 — В = 1524 мм, D = 2,26 м, п0 = НО мин-1
531
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
При выборе электродвигателя бе-
рут ближайший больший по катало-
гу. Для одномоторных дробилок ККД
и КРД расчетные данные близки к
паспортным. Для двухмоторных дро-
билок суммарная мощность двух
электродвигателей должна значи-
тельно превышать расчетную, так
как при нормальной работе исполь-
зуется лишь один из электродвига-
телей, а второй включается только
на время пуска дробилки под зава-
лом. Поэтому мощность каждого из
них должна обеспечивать среднюю
потребляемую No.
Средняя мощность jV0, потреб-
ляемая дробилкой, и ее пиковая на-
грузка зависят от прочности и круп-
ности руды. Так, одномоторная дро-
билка ККД-1500/180 (л0 = 80 мин-1,
D2rn = 10,7) с электродвигателем
мощностью = 430 кВт при дроб-
лении руды средней крепостью по
шкале М.М. Протодьяконова (f = 7)
потребляет 150—180 кВт (в среднем
160 кВт), т.е. около 40 % Nm, причем
пики достигают 450 кВт. Та же дро-
билка при дроблении крепких магне-
титовых руд (f = 18) расходует около
300 кВт (75 % Л^) при пиках до 750—
800 кВт. На этом основании можно
считать, что средняя потребляемая
мощность является функцией ко-
эффициента крепости руды /
Производительность. Крупность
продуктов дробления. Для определе-
ния теоретической объемной произ-
водительности конусных дробилок
ККД предложена формула
<>o=610-5ng(P4-B)X (1
х(60+r)m0/tga,
где ц — коэффициент разрыхления;
Дч — внутренний диаметр осно-
вания чаши (наружного конуса), м.
Формула (1.11) не учитывает вли-
яния на производительность дробил-
ки физических свойств дробимого ма-
териала и его гранулометрической ха-
рактеристики, так как она получена
только из геометрических соображе-
ний. Поэтому расчеты по ней дают ре-
зультаты, отклоняющиеся от практи-
ческих данных.
Номинальная крупность руды, мм
Рис. 1.14. Зависимость объемной произ-
водительности дробилки ККД-1500/180
от крупности питания и твердости руды:
/ — коунрадская медная руда (£р = 12); 2 —
ЮГОК-2 (4р = 16); 3 - ЮГОК-1 (fcp = 18);
4— джезказганская медная руда (£ = 15)
532
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
На рис. 1.14 показана зависимость
объемной производительности дро-
билки ККД-1500/180 (с механичес-
ким регулированием) от крупности
питания и твердости руды.
Механобром для расчета объемной
производительности ККД принята
следующая эмпирическая формула:
= K.K^K^D^b, (1.12)
где — коэффициент ~ 0,6 для
дробилок ККД и ~ 0,7 для дроби-
лок КРД);
KKpi Kf и — поправочные ко-
эффициенты на крупность, твердость
и влажность (см. табл/1.10).
В табл. 1.13 приводятся фактичес-
кие данные о производительности дро-
билок ККД, работающих на некото-
рых фабриках СНГ, а в табл. 1.14 —
зарубежных.
В качестве примера рассмотрим
результаты дробления железной руды
(магнетитовых кварцитов) на фабри-
ке ЮГОК-2. Крупность руды — 1200
+ 0 мм; средняя крепость по шкале
М.М. Протодьяконова 18; влажность
со ~ 4 %, насыпная плотность 5= 2,1 т/м3.
Ширина приемного отверстия
дробилки В = 1500 мм, размер вы-
ходной щели b = 180 мм (совпадает с
номинальной), диаметр конуса D =
= 2,52 м; эксцентриситет г = 0,021 м,
л0 = 80 мин-1.
По табл. 1.10 поправочный коэф-
фициент на крепость Kf = 0,93; по-
правка на влажность = 1. Условный
крупный класс питания имеет размер
2)кр = 0,52? = 750 мм. Согласно характе-
ристике исходной руды (табл. 1.15) со-
держание класса + 750 мм в питании
а, = 20 %, откуда поправка на круп-
ность (табл. 1.10) Ккр= 1,05.
Объемная производительность,
рассчитанная по формуле (1.12), (?^сч=
= ИЗО м3/ч, чему соответствует мас-
совая Q =5Qpac4= 2370 т/ч.
Расчетная объемная производи-
тельность дробилки почти совпадает
с достигнутой (табл. 1.16).
После перехода на более мелкую
исходную руду, для которой остаток
на сите 750 мм понизился до 5 %,
поправочный коэффициент на круп-
ность повысился до К =1,1; отчего
= 1200 м’/ч.
Крупность продуктов дробления.
Гранулометрические характеристики
продуктов дробления конкретной
руды показаны на рис. 1.14а. Усред-
ненные характеристики крупности
продуктов дробления могут быть взя-
ты из табл. 1.16. Номинальная круп-
ность разгрузки dH дробилки (остаток
на сите 5 %) для заданной ширины
выходной щели и известном коэффи-
циенте крепости руды может быть
рассчитана по формуле (1.13).
Рис. 1.14а. Характеристика крупности про-
дуктов крупного дробления руд ЮГОКа:
1 - ККД-1500/180; 2 - КРД-900/100
533
cn
UJ
Производительность дробилок ККД некоторых отечественных обогатительных фабрик
(за чистое время работы)
Таблица 1.13
Фабрика, комбинат Руда Типоразмер дробилки Размер вы- ходной ще- ли Ь, мм Объемная производитель- ность, м3/ч
Тип Макси- мальная круп- ность, мм Крепость по шкале проф. ММ Протодья- г Насып- ная плот- ность 5, т/м3 расчетная фактическая
Красноуральская Медная 400 16 1,8 ККД-500/75 75 150 250
АН0Ф№1 Апатитовая 600 7 1,6 ККД 900/140 160 740 750
АНОФ№2 » 1000 7 1,6 ККД-1200/150 150 925 810
Магнитогорская для известняка Известняк 1000 10 1.6 ККД-1200/150 150 840 650
Алмалыкская Медная 1200 13 — ККД-1500/180 200 1340 1420
Балхашская Медная коунрадская 1000 14 1,8 ККД-1500/180с боковой раз- грузкой 180 1200 1160
Печенганикель Медно-никслсвая 1200 18—20 1,7 ККД-1500/180с центральной разгрузкой 190 1250 1300
ЮГОК-1 Криворожские квар- циты 1200 18 2,1 ККД 1500/180 с центральной разгрузкой (двухмоторная) 180 (170—200) 1120 (1060—1240) 1000 (900—1150)
НКГОК То же 1200 16 2,1 То же 180 (200) 1150(1280) 1150
ЮГОК-2 » 1200 18 2,1 » 180(200) 1120 (1250) ИЗО
ЦГОК » 1200 12,5 2,1 » 180(200) 1210(1340) «1270
СсвГОК » 1200 И 2,1 » 180(200) 1270(1410) 1150
Качканарская Титано-магнетитовая 1200 10 2,1 » 180 1330 1430
"лава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.14
Производительность зарубежных гирационных дробилок крупного дробления
Фабрика Руда Тип дробилки Размер разгру- зочной щели Ь, мм Объемная произ- водительность, м3/ч
пас- портная факти- ческая
«Сильвер- Бей» (США) Такониты, весьма твердые, абразивные № 30—70 «Аллис- Чалмсрс», В = 760, D = 1,78 (редукционная) 63 200 300
«Ири» (США) То же № 36 «Трайлор», В ~ 910, редукционная 76 400 450
«Миши» (США) Медная № 54 «Трайлор», В = 1370 178 920 1180— 1560
«Чуквикама- та» (Чили) Медная сульфидная, сред- ней твердости № 60 «Аллис-Чалмсрс», В- 1524; £> = 2,36 178 950 1560
«Клаймакс- молибденум» (США) Медно-молибденовая, тонковкрапленная, твердая № 60 «Нордберг», В= 1524 208 1530 1500
«Моренси» (США) Медная, средней твердо- сти № 60 «Трайлор», В = 1524, D = 3,05 228 2180 2150
«Ири» (США) Такониты (весьма твердая) То же 228 2120 2150
«Сильвер- Бей» (США) То же № 60 «Супсриор» «Аллис-Чалмерс», В = 1524, D = 2,77 254 2280 1960
«Ориноко» (Венесуэла) Железная, средней твердо- сти с примесью глины То же 254 2280 2000
Таблица 1.15
Усредненные характеристики крупности взорванной горной массы
Крупность классов, мм Суммарный выход классов по минусу, %, при крупности продукта, мм
1200—0 1000—0 800-0 600—0 500—0 400—0 300—0
1200 95 — — — — ' — —
1000 90 95 — — . — — —
800 83 88 95 — — — —
600 73 80 87 95 — — —
500 68 73 81 90 95 — —
400 60 66 73 83 89 95 —
300 50. 57 64 73 80 87 . 95
200 37 44 50 60 66 73 83
100 22 26 31 37 44 50 60
50 11' 15 18 22 26 31 37 .
535
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Усредненные характеристики крупности разгрузки
дробилок крупного дробления
Таблица 1.16
Крупность классов, мм Суммарный выход классов по минусу, %, при крупности продукта, мм
350—0 300—0 250-0 200—0 150—0 100-0
350 95 — — — — —
300 88 95 — — — —
250 81 87 95 — — —
200 74 79 86 95 —
150 62 68 75 84 95 —
100 47 51 58 68 79 95
75 37 41 47 56 68 84
50 27 31 35 41 51 68
25 14 17 20 24 30 41
15 7 10 12 15 20 27
Другой характерный показатель
гранулометрического состава продук-
тов дробления — коэффициент зак-
рупнения (отношение du/b), опреде-
ляемый в зависимости от категории
прочности руды.
Расчетным путем номинальная
крупность разгрузки дробилок круп-
ного дробления мм, может быть
определена по формуле
</„=0,6^76, (1.13)
где W* — индекс чистой работы
дробления, кВтЧч/т;
b — ширина выходной щели дро-
билки, мм.
Значения W* определяются по
результатам массового дробления
проб руды в дробилке малого разме-
ра. При отсутствии таких сведений он
может быть заменен индексом Бонда
Wt или коэффициентом крепости по
шкале проф. М.М. Протодьяконова/
Если дробилки работают в усло-
виях незаполненного рабочего про-
странства, значение dit, полученное
по формуле (1.13), следует увеличить
на 15%.
Для удобства пользования форму-
лой (1.13) при расчетах крупность
разгрузки дробилок можно выражать
величиной закрупнения (отношени-
ем djb), зависящей от категории
прочности руды:
Руда W* djb
Мягкая...................5—9 1,15
Средней твердости......10—14 1,40
Крепкая.................15—19 1,55
Определив номинальную круп-
ность разгрузки дробилки dH по за-
данному значению ширины выходной
щели дробилки и степени закрупне-
ния для руды соответствующей кате-
гории прочности, можно по данным
табл. 1.16 получить полную грануло-
метрическую характеристику продук-
та разгрузки щековой дробилки.
Конусные дробилки среднего дроб-
ления. Заводы России изготовляют
конусные дробилки с опирающимся
на сферический подпятник валом (по
схеме рис. 1.8, г) трех типов, для сред-
него дробления — дробилки с корот-
кой параллельной зоной и широкой
выходной щелью марки КСД-Гр; для
нижесреднего дробления — с умень-
шенной выходной щелью марки
КСД-Т и для мелкого дробления — с
536
Часть IX. Основное оборудование дм переработки твердых отходов
длинной параллельной зоной и ма-
лой щелью марки КМД.
В основном конструкция дроби-
лок всех трех типов аналогична, от-
личие состоит лишь в размерах при-
емных отверстий и выходных щелей
и в профиле дробящей зоны. Индекс
Гр представляет собой сокращение
названия «для грубого дробления», а
индекс Т — «для тонкого дробления».
Параметр, характеризующий типо-
размер дробилки — диаметр основа-
ния дробящего конуса D, входит в обо-
значение дробилки по ГОСТу. Напри-
мер, дробилка среднего дробления с
большой выходной щелью, имеющая
диаметр основания конуса D= 2200 мм,
обозначается: КСД-2200Гр.
Основными деталями дробилки
являются (рис. 1.15): цилиндрический
корпус (станина) 7, устанавливае-
мый на фундаменте 2; неподвижный
конус (чаша) 5, составляющий одно
целое с регулировочным кольцом 22;
подвижный дробящий конус 4, ук-
репленный на валу 5; эксцентрик 14;
сферический подпятник 16 и привод-
ной механизм 10—11—12—13. Рабо-
чие органы предохраняются от изно-
са футеровками.
Рис. 1.15. Конусная дробилка среднего дробления КСД-2200Т
Подлежащий дроблению матери-
ал поступает из загрузочной коробки
6 на распределительную тарелку 7,
которая равномерно распределяет его
по периметру приемного отверстия.
Куски материала дробятся в резуль-
тате раздавливания между поверхно-
стями дробящих футеровок подвиж-
ного 4 и неподвижного 3 конусов.
Продукт дробления, пройдя через вы-
ходную щель, проваливается далее
через кольцевое пространство между
537
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
станиной 1 и картером 8 зубчатой пе-
редачи. . .
Соединенный с электродвигателем
муфтой 10 приводной вал 11 через
коническую зубчатую передачу 12 и
13 заставляет вращаться эксцентрико-
вый стакан 14 (вал-эксцентрик) вок-
руг центральной оси дробилки. Экс-
центриковый стакан 14, находящий-
ся внутри центральной втулки 9 ста-
нины, имеет внутреннюю коническую
расточку, в которую опущен нижний
конец (хвостовик) главного вала 5.
Геометрическая ось главного вала
наклонена под небольшим углом е ~ Т
(угол нутации) к вертикальной оси
дробилки, поэтому при вращении эк-
сцентрикового стакана ось вала 5 опи-
сывает в пространстве коническую
поверхность. В результате сидящий на
валу дробящий конус 4 совершает кру-
говые колебательные движения по типу
конического маятника (прецессионное
движение) поверхность его постепен-
но приближается, а затем удаляется от
поверхности неподвижного конуса 3.
Сила тяжести главного вала 5 и
напрессованного на него дробящего
конуса 4, а также вертикальная состав-
ляющая усилия дробления восприни-
маются сферическим подпятником.
Горизонтальная составляющая усилия
дробления воспринимается эксцент-
риком, а через него — станиной. Ниж-
нюю поверхность 15 конуса 4 обтачи-
вают по сфере, опорой для нее слу-
жит тонкостенная бронзовая чаша
(подпятник) 16, имеющая такую же
сферическую форму и в свою очередь
опирающаяся на стальную опорную
чашу 17. В массивную втулку 9, отли-
тую заодно с нижней частью стани-
ны, запрессована тонкостенная брон-
зовая втулка 18, внутри которой вра-
щается эксцентриковый стакан 14.
538
Стакан опирается на плоский подпят-
ник 19, состоящий их трех дисков, из
которых нижний (неподвижный) ук-
реплен в крышке 20 центральной втул-
ки 9, а верхний соединен с эксцент-
риковым стаканом и вращается вмес-
те с ним (средний диск вращается с
половинной скоростью).
В эксцентриковую полость стакана
вставлена бронзовая втулка 21, в ко-
торую входит хвостовая часть вала 5.
Трапецеидальной резьбой регули-
ровочное кольцо 22 (с которым не-
подвижный конус 3 составляет одно
целое) соединено с опорным коль-
цом 23, лежащим на верхнем фланце
станины. При повороте кольца 22 и
его перемещении по высоте достига-
ется необходимая ширина выходной
щели Ьо (в сомкнутом положении ра-
бочих органов).
В дробилках старых выпусков по-
ворот кольца 22 производился меха-
ническим способом. В новых дробил-
ках для этой операции предусмотрен
гидравлический привод (рис. 1.16): ре-
гулировочное кольцо поворачивается
штоками двух гидроцилиндров, диа-
метрально расположенных на опорном
кольце. Их поршни приводятся в дви-
жение маслом, подводимым к цилин-
драм под большим давлением.
Для предохранения дробилки от
поломок в случае попадания в нее
металлических предметов конструк-
ция снабжена системой пружин 24 (см.
рис. 1.15), расположенных по внеш-
нему периметру станины. Пружины
надеты на болты, притягивающие
опорное кольцо 23 к станине и ра-
ботающие на сжатие. При попадании
в рабочую зону недробимых предме-
тов конус 3 и регулировочное коль-
цо 22 стремятся приподняться вмес-
те с опорным кольцом 23. В этот мо-
Часть IX Основное оборудование для переработки твердых отходов.
мент пружины 24 сжимаются, рассто-
яние между поверхностями броней
дробящего и неподвижного конуса
увеличивается и металлический пред-
мет вываливается через выходную
Рис. 1.16. Схема гидравлического устрой-
ства для поворота чаши дробилок КСД и
КМД:
/ — храповой венец кожуха, 2 — опорное коль-
цо дробилки; 3 — двусторонняя поворотная
собачка, 4 — гидравлический цилиндр; 5 —
шток гидравлического цилиндра; 6 — штанга
штока с пазом для собачки храпового меха-
низма, 7— упор собачки; 8 — трубки для под-
вода жидкости под давлением
щель (если его размеры не превыша-
ют ширину щели при размыкании).
После этого пружины 24 возвраща-
ют кольцо 25, 22 и конус 3 в преж-
нее положение.
Дробящий и неподвижный кону-
сы имеют съемную футеровку, отли-
тую из марганцовистой стали. Стакан
эксцентрика изготовляется из высо-
копрочного чугуна; станина, опорное
кольцо и тело дробящего конуса —
из стального литья.
В дробилках УЗТМ и Южурал-
машзавода применяется гидравли-
ческий пылевой затвор. В опорной
чаше 17 (см. рис. 1.15) проточена ка-
навка 25, заполняемая водой или не-
замерзающей жидкостью. На дробя-
щем конусе имеется воротник 26,
нижняя кромка которого погружает-
ся в воду, находящуюся в канавке.
Щель между металлическими повер-
хностями прикрыта прорезиненной
тканью, благодаря этому вся внут-
ренняя полость дробилки предохра-
нена от попадания пыли.
Случайно проникшая в затвор
пыль непрерывно удаляется циркули-
рующей водой. Для поддержания по-
стоянного уровня воды в кольцевой
канавке к ней присоединены два пат-
рубка, из которых один 27 предназ-
начен для отвода загрязненной воды,
второй 28 — для притока свежей.
Внутренняя полость (картер) ста-
нины, в которой помещены зубчатая
передача 72, 75 и стакан эксцентрика
14, заполнена жидким маслом, цир-
кулирующим по системе смазочных
устройств. Масло, подведенное через
боковое отверстие 29 в нижней крыш-
ке 20, попадает в плоский подпятник
19 эксцентрика, поднимается по ка-
навкам трущихся поверхностей экс-
центрика и параллельно по каналу,
просверленному в рабочем валу, от-
куда попадает в сферический подпят-
ник и стекает на зубчатую передачу.
Из картера отработавшее масло
отводится по сливной трубе 30 Под-
вод и отвод масла к подшипникам
приводного вала осуществляется че-
рез самостоятельную ветвь маслопро-
вода. Циркуляция масла обеспечива-
ет не только смазку всех трущихся
деталей, но и отвод тепла.
Основные параметры дробилок
приведены в табл. 1.17.
Параметры механического режима
Ширина приемного отвер-
стия В дробилок КСД принимается
в зависимости от диаметра конуса D
(см. табл. 1.17).
539
<_Л
О
Основные параметры конусных дробилок среднего дробления
Таблица 1.17
Параметры КСД-600 ксл -900 КСД-1200 КСД-1750 КСД-2200 КСД-2500 КСД-3000
Форма исполнения Т Гр Т ГР Т ГР Т Гр Т ГР Т Гр Т Гр
Диаметр основания дробящего конуса В, мм 600 600 900 900 1200 1200 1750 1750 2200 2200 2500 2500 3000 3000
Ширина приемного отверстия на открытой стороне В, мм 50 75 75 130 125 185 200 250 275 350 335 450 475 600
Наибольший размер кусков в питании, мм 40 60 (80) 60 100 (120) 100 150 160 200 (215) 250 300 270 360 380 500
Диапазон регулирова- ния ширины выходной щели в фазе сближения профилей Ьо' мм 5—15 (3-13) 12—35 12—25) 5—20 15—40 10—25 20—50 15—30 25—60 15—30 30—60 15—45 45—65 25—50 50—80
Объемная производи- тельность (для руды средней крепости в от- крытом цикле) м3/ч, не менее 5—15 (6-18) 12—35 (19—32) 8—40 (9—45) 30-45 (36—62) 38—85 70—105 90—180 160— 300 170— 340 340— 580 — 480— 660 — 750— 1200
Частота колебаний дро- бящего конуса, по, мин-1 (350) . (330) (260) (260) (224) (200) (185)
Мощность электродви- гателя N№, кВт, не более в 30 55 75 160 ' 250 320 400
Масса дробилки без электродвигателя и сма- зочной системы, т, не более 5 (3,7) 12,5 (Ю,3) 24 (27) 53 (50) 98 (90) 200
Примечания: 1. В скобках приведены паспортные данные. 2. Производительность КСД-1750 указана при ло = 242 мин"1, расчетная производительное КСД-2200 составит 320—640 м3/ч при ло= 242 мин-1 и угле нутации е = 2°, для КСД-3000 указана расчетная производи- тельность при е = 2°.
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Частота качаний дробящего
конуса п0 теоретически зависит от
длины параллельной зоны и скорос-
ти продвижения куска в этой зоне.
Движение материала в рабочей
зоне дробилки можно рассматривать
как процесс вибрационного переме-
щения вдоль касательной к поверх-
ности конуса плоскости, совершаю-
щей маятниковые (гармонические)
колебания от эксцентрика. Скорость
перемещения по качающейся обра-
зующей зависит от частоты качаний
конуса, амплитуды качаний (двойной
эксцентриситет), коэффициента тре-
ния, конфигурации неподвижной
чаши, ограничивающей движение
куска в процессе прижатия — дроб-
ления, и т.д. При некоторых упроще-
ниях можно рассчитать скорость дви-
жения материала и определить час-
тоту качаний дробящего конуса. Эти
расчеты еще недостаточно разрабо-
таны и не проверены практикой.
Ход конуса з. Центром поворо-
та дробящего конуса служит геомет-
рический центр О шарового подпят-
ника (рис. 1.17). Ось конуса 7 состав-
ляет угол е (угол нутации) с осью
дробилки 2.
Рис. 1.17. Схема дробилки КСД
При закрытой щели ширина ее
bQ = AlA2t а при раскрытии увеличива-
ется до b=AtA3, где расстояние = 5.
Отсюда
b=bQ + s. (1.14)
Дуга А.А3 соответствует повороту
радиуса ОА2 = £ из положения ОЛ2 в
положение ОА3 на угол 2е. Поэтому ход
$~л£2е/180, (1.15)
а ширина щели в раскрытом поло-
жении
b = bQ + я£2е/180. (1.16)
Например, для дробилки КСД-2200
е = 2°; £ = 1360 мм и по формуле (1.15)
5 = 95 мм’,
откуда ширина щели в раскрытом
положении
b = bQ + 95 мм,
т.е. при ширине сомкнутой щели
Ьо = 25 мм размер ее при размыкании
увеличивается до b - 120 мм. Этим
объясняется сравнительно большая
величина коэффициента закрупнения
К = dJbQ, которым характеризуется
гранулометрический состав продукта
дробления. В дробилках КСД коэффи-
циент закрупнения достигает 2—3, а
в КМД - 4,0-5,5.
* При наклоне образующей конуса а = 42°
и з = 95 мм эксцентриситет в плоскости
кромки е = 0,5 sin 42° = 32 мм (см. рис. 1.17).
541
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Значительное закрупнение вызы-
вается тем, что при принятой малой
частоте качаний конуса крупные кус-
ки материала успевают разгрузиться
из рабочей зоны не только при мед-
ленном скольжении, но и в резуль-
тате быстрого качения их по поверх-
ности конуса.
Большой величиной хода конуса
s обусловлена высокая производи-
тельность дробилок данного типа.
Расчетная мощность элект-
родвигателя N№ отечественных дро-
билок КСД, как и аналогичных за-
рубежных, определяется по формуле
ЛГ,-0,2Р>Л(1. (117)
Средняя потребляемая мощ-
ность составляет от 50 до 75 % но-
минальной мощности электродвига-
теля и зависит от крепости руды и
ширины выходной щели, пиковая —
достигает 200—220 % номинала.
Производительность. Крупность
продуктов дробления
Объемная производитель-
ность Q конусных дробилок КСД
определяется либо по паспортным
данным, либо расчетным путем по
эмпирическим формулам.
Каталоги отечественных заводов-
изготовителей составлены таким об-
разом, что производительность дро-
билок в них представлена только для
руд средней прочности в зависимос-
ти от ширины выходной щели без
увязки с гранулометрическим соста-
вом питания. Это позволяет исполь-
зовать паспортные данные только для
ориентировочных расчетов.
Технологические показатели дроб-
ления, в частности производитель-
ность конусных дробилок, зависят от
средней ширины кольцевого отвер-
стия дробильной камеры на уровне
542
входа в параллельную зону или на
уровне выходного отверстия.
Производительность конусных
дробилок помимо конструктивных
параметров, определяется прочност-
ными и гранулометрическими харак-
теристиками дробимых руд
<? = ¥Л* (1-18)
где — коэффициенты, учиты-
вающие влияние соответственно проч-
ностных характеристик горных пород
и крупности питания дробилки;
QreoM — производительность дро-
билки, определяемая ее конструктив-
ными параметрами
<2™ = 40Z)2 tgE(e cos 50° + b0). (1.19)
Эксцентриситет на уровне осно-
вания дробящего конуса определяет-
ся по формуле
е = 0,5Z) tgE tga, (1.20)
где tg a — тангенс угла наклона обра-
зующей подвижного конуса к плос-
кости его основания (а ~ 40°).
В табл. 1.18 приведены конструк-
тивные параметры отечественных
дробилок КСД.
Учитывая то обстоятельство, что
дробилки КСД эксплуатируются с
предварительным грохочением и без
него, в табл. 1.19 представлены рас-
четные значения производительнос-
ти дробилок для обоих случаев, оп-
ределяемые по материалу, поступа-
ющему непосредственно в дробилку.
При расчетах было принято, что но-
минальная крупность питания дроби-
лок dH = 0,8 В, а характеристики круп-
ности соответствовали усредненным
характеристикам разгрузки дробилок
крупного дробления (см. табл. 1.16). По
этим характеристикам рассчитывал-
ся коэффициент крупности Ккр. Ко-
эффициент Kf зависит от крепости
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
материала. Для руд средней крепости ент Kf = 1,0; для мягких руд Kf= 1,1 и
принимался поправочный коэффици- для крепких руд Kf = 0,75.
Таблица 1.18
Конструктивные параметры отечественных конусных дробилок
Параметры Диаметр основания конуса D, мм
600 900 1200 1750 2200
Угол нутации (по паспортным данным) е, градус 2,43 2 28 2,17 2 2
tg Е 0,0425 0,040 0,038 0,035 0,035
Эксцентриситет (по формуле (1.20)) е, мм 10,7 15,0 19,0 25,6 32,2
е cos 50°, мм 6,9 9,65 12,1 16,5 20,8
Таблица 1.19
Степень закрупнения и расчетная производительность в открытом цикле
конусных дробилок среднего дробления
Дробилка Ширина выходной щели t>o, мм Степень закрупнения dH IbQ Объемная производительность дробилки, м3/ч
Мягкие руды Средней крепости Крепкие руды Дробление с предвари- тельным грохочением Дробление без предва- рительного грохочения
Мягкие руды Средней крепости Крепкие ру- ды Мягкие руды Средней крепости Крепкие ру- ды
КСД-1200 10 1,4 1,65 1,85 45 40 35 55 50 40
20 _Д2_ 1,4 1,6 70 65 50 90 85 65
30 1,2 1,4 1,6 90 80 65 120 ПО 85
50 1,2 1,4 1,6 125 115 90 195 180 140
КСД-1750 15 1,6 1,9 2.15 130 115 90 160 145 ПО
25 1,35 1,6 1,8 165 150 115 225 205 155
30 1,35 1,6 1,8 190 175 135 250 230 175
60 1,35 1,6 1,8 325 295 230 495 450 345
КСД-2200 15 2,25 2,7 3,0 240 220 165 270 245 190
25 1,7 2,0 2,25 300 270 210 370 335 260
30 1,7 2,0 2,25 330 305 235 410 375 290
60 1,7 2,0 2,25 550 505 385 780 710 545
Если номинальная крупность пи-
тания дробилок КСД не равна 0,8 В,
то значения расчетной производи-
тельности дробилок (табл. 1.19а) сле-
дует умножить на коэффициент кре-
пости К*р (табл. 1.20).
Например, требуется определить
производительность конусной дро-
билки КСД-2200Гр (В = 350 мм, bQ =
= 40 мм), работающей с предвари-
тельным грохочением на материале
средней твердости номинальной
крупностью 175 мм, что в долях В со-
ответствует 175/350 = 0,57?
Производительность дробилки на
материале номинальной крупностью
543
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
0,8В при bQ = 40 мм равняется (см.
табл. 1.18)
305 + 10 (505 - 305)/30 = 372 м’/ч.
По табл. 1.19а находим поправоч-
ный коэффициент на крупность пи-
тания 7С’р = 1,07 и определяем про-
изводительность дробилки
Q = 1,07-372 = 400 м3/ч.
Практические данные о произво-
дительности дробилок КСД на неко-
торых фабриках СНГ приведены в
табл. 1.21. Цифры этой таблицы соот-
ветствуют среднечасовым отчетным
данным.
Таблица 1.19а
Значения коэффициента крупности К*р
Дробление Номинальная крупность питания, доли В Коэффициент крупности Ккр
С предварительным грохочением 0,8 0,6 0,3 1,0 1,05 1,1
Без предварительно- го грохочения 0,8 0,65 0,55 0,45 0,35 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4
Таблица 1.20
Средняя фактическая производительность дробилок КСД
Дробилка Фабрика, комбинат Ширина выход- ной щели Ьо, мм Средняя объемная производитель- ность Q, м3/ч Дробилка Фабрика, комбинат Ширина выход- ной щели 2?о, мм Средняя объемная производитель- ность Q, м3/ч
КСД-600 Гороблаго датская Хапчерангинская Кучитанская Эльбрусская 8 8 8 8 8,1 8,1 8,1 9,4 КСД-1750 ("о = = 245 мин"’) Красноуральская Салаирская Миргалимсайская Краснореченская 25 15 20 15 128 89 123 94
КСД-900 Кадаинская Канская 8 12 17,0 28,0 Сибайская Буурдинская 30 12 193 86
Карагайлинская Олинская 8 7 19,0 19,0 КСД-2200Гр (л0 = Алмалыкская Райская 33—37 40 270—300 350
ксд- 1200 Золотушинская Юлинская Кировградская Карабашская Мизурская Туимская Кафанская 10 8 22 22 14 18 8 33 31 94 94 64 84 39 = 224 мин"1) Джезказганская ЮГОК-1 ЦГОК Печенганикель Качканарская ЮГОК-2 ПКГОК Соколовско- Сарбайская ЮГОК 34 25 12 32 30 25 40 30 30 320 255 125 340 318 275 450 340 збо'
544
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Номинальная крупность про-
дуктов дробления КСД определяется
по формуле
=4,2^/Й7 tg2EX
x(2ecos50° + Z>0)2.
В табл. 1.18 представлены расчет-
ные значения степени закрупнения,
dJbQ продуктов дробилок КСД, а в
табл. 1.21 и 1.22 — усредненные гра-
нулометрические характеристики раз-
грузки дробилок КСД для случаев их
работы с предварительным грохоче-
нием и без него.
Как показывает практика, сте-
пень заполнения рудой дробящего
пространства дробилок КСД (или
количество проходящего через них
материала) заметно влияет на по-
казатели дробления. С увеличением
ее до значения, близкого к предель-
ному, в разгрузке дробилки возрас-
тает выход мелких классов, умень-
шается содержание крупных клас-
сов.
Гранулометрический состав про-
дуктов дробления КСД определяют в
следующем порядке.
1. Для данной дробилки по извест-
ной категории крепости руды и вы-
ходной дробилки Ьо по табл. 1.18 на-
ходят степень закрупнения, умножа-
ют ее на Ьо и находят номинальную
крупность продукта dH.
2. По найденной номинальной
крупности из табл. 1.21 или 1.22 оп-
ределяют гранулометрический состав
продукта дробления.
Таблица 1.21
Усредненные характеристики крупности продуктов дробления КСД
(с предварительным грохочением)
Крупность классов, мм Суммарный выход классов по минусу, %, при крупности продукта, мм
130—0 100—С 80—0 60—0 40—0 20—0
130 95 — — — — —
100 82 95 — . — —
80 68 84 95 — —- —
60 48 65 81 95 — —
40 31 42 53 74 95 —
20 15 20 25 33 53 95
10 7 10 12 16 25 53
Таблица 1.22
Усредненные характеристики крупности продуктов дробления КСД
(без предварительного грохочения)
Крупность классов, мм Суммарный выход классов по минусу, %, при крупности продукта, мм
130—0 100—0 80—0 60—0 40—0 20—0
130 95 — — — — —
100 83 95 — — —— —
80 72 85 95 — — — .
60 57 70 81 95 — —
40 41 49 62 76 95 —
20 21 28 34 43 62 95 •
10 11 13 17 23 34 62
545
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Приближенно гранулометрическая
характеристика объединенного про-
дукта дробления (разгрузка дробилки
+ нижний продукт грохота) при на-
личии предварительного грохочения
может быть принята по табл. 1.22.
Конусные дробилки мелкого дроб-
ления. Конусные дробилки мелкого
дробления КМД (рис. 1.18) по кон-
струкции аналогичны дробилкам
КСД и отличаются от них несколько
большим углом наклона образующей
подвижного конуса, профилем дро-
бящей зоны и длиной параллельной
зоны.
Основные параметры дробилок
КМД приведены в табл. 1.23.
Параметры механического режи-
ма дробилок КМД такие же, как и
дробилок КСД.
Рис. 1.18. Конусная дробилка мелкого дробления КМД-3000:
1—26 — см. обозначения к рис. 1.15; 27 — боковое отверстие для подачи масла; 28 — сливная
труба для масла
Распределитель питания конусных
дробилок КМД. Принятый в настоя-
щее время способ распределения по-
ступающего в дробилку КМД мате-
риала с помощью тарелки, установ-
ленной на хвостовике подвижного
конуса, не обеспечивает равномерно-
го распределения материала по коль-
546
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
цевому (дробящему) пространству. В
результате одна сторона дробилки
работает более интенсивно и напря-
женно, чем другая, что приводит к
неравномерному износу футеровоч-
ных броней.
Таблица 1.23
Основные параметры конусных дробилок мелкого дробления
Параметры КМД-1200 КМД-1750 S КМД-2200 (старого типа) КМДТ-2200 КМДТ-2200А КМД-2200СТ КМД-2500 КМД-3000
Форма исполнения Т т ГР Т Т гр Т Т гр т
Диаметр основания дробящего конуса D, мм 1200 1750 1750 2200 2200 2200 2200 2200 2500 3000
Ширина приемного от- верстия на открытой сто- роне В, мм 50 80 130 100 100 140 100 100 180 150
Наибольший размер кус- ков в питании dmy,, мм 40 70 100 80 80 110 80 80 150 120
Диапазон регулирования ширины выходной щели в фазе сближения профилей Ьа, мм 3—12 5—15 9—20 5—15 5—15 10—20 5—15 5—15 6—15 6—20
Объемная производи- тельность (для руды средней крепости в от- крытом цикле), м3/ч 24 85— НО 95— 130 150— 210 160— 220 220— 260 150 160
Частота колебаний дро- бящего конуса ип, мин'1 260' 260 (245) 224 242 242 269 308 200 185
Угол нутации е, градус 2,17 2 2 2 2 2 1,6 2 1,5
Общее усилие прижатия пружин МН, не менее 20 25 40 — — - 40 45
Параметр О2и0, м2/мин 374 795 (750) 1090 1170 1170 1300 1500 1250 1665
Мощность электродвига- теля, кВт, не более 75 • 160 250 250 250 320 320 320 400
Масса дробилки без элек- тродвигателя и смазочной системы, т, не более 24 47 98 98 98 140 235
Примечания. 1. В скобках приведены паспортные данные. 2 Для КМД-1200 объемная производительность дана при минимальной выходной щели, для КМД-2500 и КМД-3000 — рас- четная 3 Т — для тонкого и Гр — для грубого дробления.
Производительность. Крупность
продуктов дробления. Производи-
тельность конусных дробилок мел-
кого дробления КМД по данным
ГОСТа и по паспортам заводов-
изготовителей приведена в
табл. 1.23.
Производительность дробилок
КМД определяется по таким же фор-
мулам, как и дробилок КСД.
547
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
В табл. 1.24 представлены расчет-
ные значения производительности
дробилок КМД при дроблении в от-
крытом цикле с предварительным
грохочением для трех категорий кре-
пости руд. Номинальная крупность
питания дробилок принята равной
0,82?, а характеристики крупности со-
ответствуют усредненным характери-
стикам крупности продуктов средне-
го дробления (см. табл. 1.21), из кото-
рых удалены мелкие классы.
Таблица 1.24
Степень закрупнения и расчетная производительность конусных
дробилок мелкого дробления при дроблении в открытом цикле
с предварительным грохочением
Дробилка Ширина выход- ной щели Ьо, мм Степень закрупнения d,/bo Объемная производительность дробилки, м3/ч
Мягкие руды Средней крепости Крепкие руды Мягкие ' руды Средней крепости Крепкие руды
КМД-1200 3 2,8 3,35 3,75 30 25 20
8 1,45 1,75 1,95 40 35 25
12 1,2 1,45 1,6 45 40 30
КМД-1750 5 . 2,75 3,3 3,7 85 80 60
9 1,85 2,2 . 2,45 100 90 70
15 1,45 1,75 1,95 125 115 85
20 1,35 1,6 1,8 145 130 100
КМД-2200 5 4,1 4,9 5,5 160 150 115
10 2,5 3,0 3,35 190 175 135
15 2,0 2,4 2,7 225 205 155
20 1,8 2,15 2,4 255 235 180
Практические данные о производи-
тельности дробилок КМД на некоторых
фабриках СНГ приведены в табл. 1.25.
Номинальная крупность разгруз-
ки дробилок мелкого дробления оп-
ределяется по эмпирической форму-
ле, подобной формуле (1.21)
= 4,0^ tg2x
xe(2ecos50° + 60)2.
В табл. 1.24 приведены расчетные
значения степени закрупнения dJbQ
дробилок мелкого дробления для
трех категорий крепости руды, а в
табл. 1.26 — усредненные грануло-
метрические характеристики про-
дуктов КМД при дроблении с пред-
варительным грохочением.
(1-22)
Гранулометрический состав раз-
грузки дробилок мелкого дробления
определяется в таком же порядке, как
и дробилок КСД.
Работа в замкнутом цикле. При
работе дробилки КМД в замкнутом
цикле с грохотом средняя крупность
питания заметно снижается по срав-
нению с питанием дробилки, рабо-
тающей в открытом цикле. Вследствие
этого производительность дробилки
увеличивается до величины Qz по
сравнению с Qo в открытом цикле.
Производительность дробилки Qz оп-
ределяется циркулирующей нагруз-
кой и отношением размера а ячейки
сита грохота к номинальной крупно-
сти продукта дробления.
548
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.25
Средняя фактическая производительность дробилок КМД,
работающих в открытом цикле
Дробилка Фабрика, комбинат Ширина выходной щели •' Ьо, мм Средняя объемная произво- дительность Q, м3/ч Дробилка Фабрика, комбинат Ширина выходной щели Ьо, мм Средняя объемная произво- дительность Q, м3/ч
КМД-1200 Ачисайская 8 44 КМД-2200 Псчснганикеяь 5 120
Фабрика № 4 6 42 («0 = ЦГОК 5 100
Краснореченская 5 37,5 = 224 мин-1) Лебединская 5 111
Лебединская 6 56 ДСФ № 1
КМД-1750 Золотушинская 6 49 НКГОК 8 195
Миргалимсайская 5 41,3 ЮГОК-1 7 177
КМА, фабрика № 1 6 51 Качканарский ГОК 6 159
Березовская 5 45 Гороблаго датская 5 138
Мизурская 7 64 югок-п 7 210
Белоусовская 10 100 КМДТ-2200 Джезказганская 5 125
Златоустовская 5 52,5 (л0 = (сульфидная руда)
ДОФ №2 Сихалийская 5 57 = 242 мин-1) То же То же, 7 5 150 150
Азербайджанского 10 114 комплексная
ГОКа То же 7 170
Кафанская 6 75 Печенганиксль 5 150
Туи мекая 6 75 То же 7 170
Апатито- 5 170
нефелиновая То же 7 200
Таблица 1.26
Усредненные гранулометрические характеристики продуктов КМД
при дроблении с предварительным грохочением
Крупность классов, мм Суммарный выход классов по минусу, %, при крупности продукта, мм
35—0 30—0 25—0 20—0 15—0
35 95 — — — —
30 88 95 — — —
25 79 87 95 — ——
20 62 74 84 95
15 45 53 65 80 95
10 29 33 41 53 74
5 14 16 20 25 33
549
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Соотношение между коэффициентом
К3 относительного изменения
производительности дробилок при
переходе их на работу в замкнутом
цикле и отношением a/dn
Отношение a/dK 0,3 0,5 0,7 0,9
Коэффициент К3 1,4 1,3 1,2 1,1
Числовые значения коэффициен-
та К3 получены на основе коэффици-
ента Ккр, учитывающего влияние
крупности питания дробилки.
Пример. Определить производи-
тельность дробилки КМДТ-2200, ра-
ботающей в замкнутом цикле с гро-
хотом. Руда крепкая; ширина выход-
ной щели bQ = 7 мм; размер ячейки
грохота а = 12 мм.
По табл. 1.24 для крепкой руды и
Ьо = 7 мм закрупнение dH/bQ = 4,6,
номинальная крупность продукта
дробления dH = 4,6-7 = 32 мм, а про-
изводительность дробилки в откры-
том цикле
Qo = 115 + 2(135-115)/5 = 123 м3/ч.
Для отношения a/dH = 12/32 = 0,37
коэффициент Кз = 1,36, а произво-
дительность дробилки в замкнутом
цикле Q3 = 1,36-123 = 168 м3/ч.
Усредненные характеристики круп-
ности продуктов дробилок КСД и КМД
(см. табл. 1.21, 1.22, 1.26) позволяют
определять циркулирующие нагрузки и
объем питания дробилок мелкого дроб-
ления при различных вариантах схем.
Исходная руда
в
Крупное
дробление
(I стадия)
Исходная руда
Крупное
дробление
(I стадия)
Грохочение
Исходная руда
Крупное
дробление
(I стадия)
Грохочение
Среднее
дробление
(И стадия)
S,m*/4
Среднее
дробление
(И стадия)
Предварительное грохочение
Совмещенное ' грохочение
(предварительное и поверочное)
Мелкое
дробление ,
(Ш стадия)
(Сетка а, мм}
—а+Омм
3,
S - 3, + 3;
р«
(Сетка а, мм)
Мелкое
дробле-
ние
(Ш ста-
I дия)
Поверочное грохочение
Грохочение
Среднее
дробление
(И стадия)
Готовый
продукт
<5,
(Сетка а. мм} |
Q = <?t + /ч| — а+0 мм
Готовый
продукт
Грохочение
(Сетка а,
мм)
PZ
Предварительное грохочение
з,
(Сетка а, мм)
Мелкое
дробле-
ние „ „ „
(1П ста- ®~S' + S’
дия) "
Поверочное грохочение
(Сетка а, мм) I
Q — Q, + / 4
—а+Омм
Готовый
продукт
Рис. 1.19. Схемы мелкого дробления в замкнутом цикле:
а — с совмещенным предварительным и поверочным грохочением; б — с раздельным предвари-
тельным и поверочным грохочением; в — с предварительным выделением готового продукта
после крупного дробления
Вариант I. Дробление с совмещен-
ным предварительным и поверочным
550
грохочением (рис. 1.19, а). Для количе-
ственного расчета схемы необходимо
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
заменить данную схему (рис. 1.19, а)
развернутой (рис. 1.19, б), где опера-
ции грохочения разделены (схема по
рис. 1.19, б получает в последние годы
все большее распространение, благо-
даря своим преимуществам: разделе-
ние грохотов III стадии, уменьшение
нагрузки на конвейер оборотного
продукта и др.).
На сетке с ячейками а в I и II
операциях грохочения отсеется под-
решетный продукт крупностью -а
+ 0 мм, что соответствует номиналь-
ной крупности подрешетного продук-
та ан = (0,8-0,85)д. Обозначая содер-
жание его в исходном питании, яв-
ляющемся конечным продуктом
II стадии дробления, через Р", а эф-
фективность отсева при предвари-
тельном грохочении — через е най-
дем, что после первого грохочения
(рис. 1.19, б) выделится готовый про-
дукт в количестве
Qi = ФР» -
В дробилку поступает надрешет-
ный продукт предварительного гро-
хочения в количестве
5, =Q-Q, =Q(l-ep-fl).
Кроме того, в дробилку попадает
оборотный продукт S2 (надрешетный
продукт поверочного грохота). При
установившемся режиме из повероч-
ного грохочения будет выдано такое
же количество готового мелкого про-
дукта Q2, какое было подано в дро-
билку, т.е. Q2 = S,, причем Q, + Q2 = Q.
Суммарная загрузка дробилки
жУ = 5, + S2, а обозначив содержание
класса крупностью -а + 0 мм в раз-
грузке дробилки мелкого дробления
через р ® и эффективность повероч-
ного грохочения через е, найдем, что
из поверочного грохочения будет вы-
дано готового продукта в количестве
Q2 — S', — (6*! + S’2)eP in •
Отсюда суммарная загрузка дро-
билки
S’ = S',+S’2=S’1/ep^ =
= <?(1-е₽п)/е₽т, <123)
а оборотный продукт (надрешетный
продукт поверочного грохочения)
• 52=5,(1-еЮ/грй“.
Циркулирующая нагрузка замкну-
того цикла определится отношением
С = 10052/<?2 =10052/^ =
= 100(1 -еРнП/еРпр
Пример. Рассчитать дробилки мел-
кого дробления для производитель-
ности Q = 375 м3/ч. Руда средней кре-
пости; дробилка КСД-2200 с выход-
ной щелью б0 = 30 мм; ячейка грохо-
та а = 14 мм; эффективность грохоче-
ния е = 0,85; дробилка КМДТ-2200 с
выходной щелью Ьо = 6 мм.
По табл. 1.19 для руды средней
крепости и выходной щели дробил-
ки КСД-2200 Ьо = 30 мм, закрупне-
ние djb^= 2, номинальная крупность
продукта дробилки = 2-30 = 60 мм,
а по табл. 1.22 Р"14 =0,31.
. По табл. 1.19 для руды средней
крепости и выходной щели дробил-
ки КМДТ-2200 Ьо = 6 мм закрупне-
ние dH/b0 = 4,5, номинальная круп-
ность продукта дробилки d = 4,5-6 =
= 27 мм, а по табл. 1.26 Р", = 0,55.
Суммарная загрузка дробилок
мелкого дробления по формуле (1.23)
S', + S2 = 375(1 -0,85-0,31)/
/0,85-0,55 = 587 м3/ч.
Производительность дробилки
КМДТ-2200 в открытом цикле по
табл. 1.19.
Со = 150 + (175-150)/5 = 155 м’/ч.
551
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Для отношения a/dK = 14/27 = 0,52
находим коэффициент Кз =1,29
и производительность дробилки
КМДТ-2200 в замкнутом цикле Q3 =
= 1,29-155 = 200 м’/ч.
Потребное число дробилок мел-
кого дробления определится из отно-
шения 585/200 = 2,9 после округле-
ния — 3,0.
Вариант П. Работа дробилки мел-
кого дробления с предварительным
выделением готового продукта после
крупного дробления (см. рис. 1.19, в).
На сетке с ячейками а из продук-
та дробилки ККД отсеется подрешет-
ный продукт крупностью -а + 0 мм.
Обозначив содержание его в продук-
те дробилки ККД через Р[°, а эф-
фективность отсева — через е, най-
дем, что после первого грохочения
(см. рис. 1.19, в) выделится готовый
продукт в количестве
О, = <?еРГ-
Во II стадию дробления поступа-
ет материал в количестве
Q2 = Q - Qx = <2(1 - ep[e).
Обозначив содержание класса
крупностью -а +0 мм в продукте дро-
билки КСД через P“fl и эффектив-
ность предварительного грохочения
перед мелким дроблением через е,
определим, что в III стадию дробле-
ния поступает материал в количестве
5, =<?2(1-€₽;,”) =
Тогда, обозначив через ри° содер-
жание класса крупностью -а + 0 мм в
продукте дробилок КМД и эффектив-
ность грохочения через е, суммарная
загрузка дробилок III стадии дробле-
ния получится равной
•S’, + 5*2 = 5| / ер и, =
= <?(1-еРГ)(1-е₽Г,‘’)/е₽Гп. (L24)
оборотный продукт
52 = 5,(1 -еРнП/еРГп,
а циркулирующая нагрузка
С = 10052/5, = 100(1-еР^/еР^.
Пример. Рассчитать дробилки мел-
кого дробления для производитель-
ности 700 м’/ч. Руда мягкая; дробил-
ка ККД-1200 с выходной щелью b =
= 150 мм, ячейка грохота а = 15 мм,
эффективность грохочения е = 0,85,
дробилка КСД-2200 с выходной ще-
лью Ьо = 35 мм; дробилка КМДТ-2200
с выходной щелью bQ~l мм.
При крупном дроблении мягкой
руды закрупнение djb = 1,15, номи-
нальная крупность продукта дробле-
ния dH = 1,15-150 = 170 мм, Р[15 =0,18
(см. табл. 1.16).
По табл. 1.19 для мягкой руды и
выходной щели дробилки КСД-2200
Ьо = 35 мм, закрупнение dJbQ= 1,7,
номинальная крупность продукта
дробления dH = 1,7-35 = 60 мм, а по
табл. 1.21 р-*5 =0,25. •
По табл. 1.24 для мягкой руды и
выходной щели дробилки КМДТ-2200
bQ = 7 мм, закрупнение djbo = 3,45,
номинальная крупность продукта
дробления dH = 3,45-7 = 24 мм, а по
табл. 1.26 Р"1,5 = 0,68.
Суммарная загрузка дробилок
мелкого дробления по формуле (1.24)
+ 52 = 700(1-0,85-0,18)х
х(1-0,85-0,25)/0,85-0,68 = 810 м’/ч.
Производительность дробилки
КМДТ-2200 в открытом цикле (см.
табл. 1.24)
Qo = 160 + 2 (190 - 160)/5 = 172 м’/ч.
Для отношения a/d* = 15/24 = 0,625
коэффициент К = 1,24, а производи-
тельность дробилки КМДТ-2200 в зам-
кнутом цикле <?3 = 1,24-172 = 212 м’/ч.
552
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Потребное число дробилок мелко-
го дробления будет равно 810/212 =
= 3,8, а после округления 4,0.
Конусные инерционные дробилки.
Конусные инерционные дробилки
КИД разработаны в Механобре. Дро-
билки КИД предназначены для мел-
кого дробления горных пород, клин-
кера электрокорундов, огнеупоров и
других аналогичных материалов.
Их принципиальная схема показа-
на на рис. 1.8, д, а конструктивная —
на рис. 1.20.
Основное отличие КИД от извест-
ных конусных дробилок состоит в
том, что в качестве привода дробя-
щего конуса вместо эксцентриково-
го механизма используется вибровоз-
будитель дебалансного типа. Меха-
низм привода кинематически не зам-
кнут. Он позволяет дробящему кону-
су обкатываться по неподвижной
чаше даже при наличии некоторой
эллиптичности футеровок.
Дробилка виброизолирована от
фундамента системой мягких аморти-
заторов. Корпус дробилки играет роль
«наковальни», по которой наносит
удары дробящий подвижки конус.
Электродвигатель через специальную
приводную систему сообщает дебалан-
су круговое движение. Под действием
центробежной силы инерции дебалан-
са дробящий конус прижимается к
чаше неподвижного конуса и обкаты-
вается по ней, совершая «гирацион-
ное» движение. При таком движении
конуса, совершающего колебания по
типу конического маятника, также
генерируется центробежная сила
инерции и равнодействующая обеих
центробежных сил является силой
дробления, раздавливающей матери-
ал, загружаемый в камеру дробления.
Рис. 1.20. Конструктивная схема инерци-
онной дробилки КИД-1750:
1 — корпус; 2 — амортизаторы; 3 — опоры дро-
билки; 4 — неподвижный конус; 5 — сфери-
ческая пята; 6 — дробящий подвижный конус;
7 — дебалансный вибровозбудитель; 8 — опор-
но-приводной шпиндель; 9 — промежуточный
вал; 10— приводной шпиндель; 11 — электро-
двигатель
В процессе дробления непосред-
ственному контакту (приближению)
конуса к чаше препятствует сопро-
тивление слоя материала. Это сопро-
тивление уравновешивает дробящую
силу; оно зависит от крупности, до
которой издроблен материал. Меняя
величину центробежной (дробящей)
силы, можно в известных пределах
регулировать крупность продукта
553
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
дробления. Таким образом, в дробил-
ках КИД крупность продукта дроб-
ления, в отличие от КМД, не опре-
деляется выходной щелью. В этих дро-
билках под номинальной выходной
щелью понимается суммарный (с двух
диаметрально противоположных сто-
рон) зазор между футеровками ко-
нуса и чаши до пуска дробилки в ход.
Он влияет в основном только на про-
изводительность дробилки.
Перечисленные особенности оп-
ределяют следующие преимущества
безэксцентриковых инерционных
дробилок КИД: степень дробления
достигает 15—18 (вместо 3—4 в дро-
билках с эксцентриковым приводом),
крупность продукта дробления не
повышается при увеличении выход-
ной щели при абразивном износе
футеровок, обеспечивается работа
дробилки под завалом, пуск и оста-
новка под нагрузкой, исключается
перегрузка механизма при попадании
в камеру дробления недробимых тел,
нет необходимости в сооружении
массивных фундаментов.
В табл. 1.27 приводятся техничес-
кие характеристики дробилок КИД
четырех типоразмеров.
Таблица 1.27
Основные параметры конусных инерционных дробилок КИД
Показатели КИД-300 КИД-600 КИД-1750 КИД-2200 (проект)
Диаметр дробящего конуса, мм 300 600 1750 2200
Максимальная крупность загружаемого материала, мм 20 50 90 НО
Объемная производительность (руда сред- ней крепости, влажностью W=4%, без гли- нистых примесей), м5/ч, не более 1 13 90 150
Номинальная крупность дробленого мате- риала (по 5 %-му остатку на ситах) мм 2 8 10 15
Электродвигатель привода дробилки: мощность, кВт 10 75 500 800 '
напряжение, В 380 380 6000 6000
частота вращения, мин-1 1500 1000 590 750
Масса дробилки (без электрического и сма- зочного оборудования), т 1 5,5 90 140
Габаритные размеры, мм' длина (с электродвигателем) 1300 2270 6500 6600
ширина 800 1280 4000 4000
высота 1450 2170 5400 6400
1.1.3. Валковые дробилки
Одно- и двухвалковые дробилки с
зубчатыми валками. Одновалковые
дробилки для агломерата выпускают-
ся трех типоразмеров в зависимости от
площади агломерационной машины
554
(табл. 1.28). Разрез дробилки 1300x2700
дан на рис. 1.21.
Двухвалковые дробилки с зубча-
тыми валками применяются для угля
и мягких пород (табл. 1.29). Обычно
привод имеет только один валок;
второй валок соединен с первым зуб-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
чатыми колесами с удлиненными двигаться без нарушения сцепления
зубцами, позволяющими валкам раз- (рис. 1.22).
Таблица 1.28
Основные параметры одновалковых дробилок
Параметры До 1200x2100 До 1300x2700 До 1300x4200
Размеры ротора (звездочки) DxL, мм 1200x2100 1300x2700 1300x4200
Частота вращения ротора л, мин-1 3,2 4,6 3;4,5; 6; 9
Наибольшие размеры кусков питания (агломерата), мм 250x1000x2000 250x1000x2500 400x1500x4000
Размер кусков продукта дробления, мм 200 200 - 200
Ориентировочная производительность Q, т/ч 80 До 200 400—500
Мощность двигателя NnB, кВт 30 55 40; 60; 90; 125
Масса дробилки без электрооборудования, т 22,3 26,9 53
Площадь агломерационной машины, для ко- торой предназначена дробилка, м2 2x25 = 50 2,5x30 = 75 - 4x50 = 200 4x78 = 312
, Таблица 1.29
Основные параметры двухвалковых дробилок с зубчатыми валками
Параметры ДДЗ-4 ДДЗ-6 ддз-ю ДДЗ-16 ддз-з- 9x9 ддз-з- 15x12
Размеры валков DkL, мм 450x500 630x800 1000x1250 1600x2000 900x900 1500x1200
Частота вращения л, мин-1 64 50 36 41 42 40
Окружная скорость валка у, м/с 1,51 1,65 1,9 3,42 2,0 3,15
Максимальная крупность, мм: питания кусков дробленого продукта 100x200* хЗОО 25; 50; 75; 100 400х500х хбОО 50; 75; 100; 125 400х600х хЮОО 100; 125; 150; 200 1200x1ЗООх х1300 200;300 До 250; До 360 40; 75; 100 До 900 15; 100; 150
Ориентировочная производи- тельность при дроблении, угля, т/ч 20; 35; 45; 50 60; 80; 100; 125 125; до 320 650;1000 120 (уголь 60 (кокс) До 150
Мощность двигателя Л^, кВт: по формуле (1.25) паспортная 14 И 25 20 45 50 132 320 34 40 72 75
Масса дробилки без электро- оборудования, т 3,1 5,2 — 124 13,3 32
Окружная скорость валков в двух-
валковых дробилках находится в пре-
делах и = 1,65—3,15 м/с.
Мощность электродвигателя N
приблизительно пропорциональна
длине валков L и окружной скорости
и = ти/и/бО
^ = 1911). (1.25)
Размер наибольших кусков в
продукте дробления принимается рав-
ным ширине b щели между валками
в разомкнутом их положении, при-
чем Ь< 1,5д0, где Ьо— ширина щели
на холостом ходу дробилки
555
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
(1.26)
Производительность Q у дробилки
по массе пропорциональна площади
щели F = Lb и окружной скорости о
Q = 3600v£fyip, (1.27)
где р, ~ 0,25 — коэффициент разрых-
ления;
р — насыпная плотность, т/м3.
Рис 1.21. Одновалковая дробилка 1300x2700 для агломерата:
1 — корпус; 2 — ротор; 3 — редуктор; 4— электродвигатель
Двух- и четырехвалковые дробил-
ки с гладкими и рифлеными валками.
Двухвалковые дробилки с гладкими
валками предназначены для средне-
го и мелкого (сухого и мокрого) дроб-
ления рудных и нерудных материалов
средней крепости; двухвалковые
дробилки с рифлеными валками —
для среднего дробления горных по-
род средней крепости; четырехвалко-
вые — для дробления известняка и
кокса на агломерационных фабриках.
Степень дробления принимается
при дроблении крепких пород до 4,
некрепких — до 10.
Технологическим преимуще-
ством валковых дробилок является
556
незначительный выход мелких
фракций в готовом продукте вслед-
ствие того, что дробление произ-
водится однократным раздавлива-
нием материала и при его минималь-
ном истирании. Дробилки просты по
конструкции, занимают мало места
по высоте, надежны в эксплуата-
ции.
К недостаткам валковых дробилок
относятся: низкая производитель-
ность, большой удельный расход элек-
троэнергии, относительно большое
количество удлиненных плоских кус-
ков в продукте дробления, неравно-
мерный и быстрый износ бандажей
валков.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Вид слева
Рис. 1.22. Двухвалковая дробилка с зубчатыми валками:
1 — амортизирующее устройство; 2 — валок подвижный; 3 — электродвигатель; 4 — валок
неподвижный; 5— вал приводной; б — рама; 7 — кожух; 8— направляющий стержень подвиж-
ных подшипников
За фабриках, перерабатывающих валковые дробилки с гладкими вал-
асбестовые руды, применяются двух- ками, имеющие неодинаковую ок-
557
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
ружную скорость валков (разность
скоростей 15—20 %). Они используют-
ся на I и II стадиях мелкого дробле-
ния (от начальной крупности 50—25
до 20—2 мм соответственно) и по-
зволяют сохранить текстуру асбеста.
Валковые дробилки применяют-
ся на заводах строительных материа-
лов, а также в различных областях
химической промышленности.
Технические характеристики
двухвалковых дробилок приведены
в табл. 1.30; четырехвалковых — в
табл. 1.31; общий вид двухвалковой
дробилки 1500x600 дан на рис. 1.23,
четырехвалковый — на рис. 1.24.
Основные параметры двухвалковых дробилок
с гладкими и рифлеными валками
Таблица 1.30
1 Параметры Дробилки с гладкими валками Дробилки с риф- леными валками
ДГ400х250 ДГ600х400 о о ю X о о 00 ч ДГ1000x550 ДГ1500х600 ДГР600х400
Размеры бандажей, мм: диаметр D длина L 400 250 600 400 800 500 1000 550 1500 600 600 400
Максимальная крупность питания, мм 20 30 40 50 75 60
Пределы регулирования щели, мм 2—12 2—14 4—16 4—18 4—20 10—30
Частота вращения валков п, мин-1 200 180 150 100 83 175
Окружная скорость валков v, м/с 4Г2 5,6 6,2 5?2 6,5 5,5
Мощность электродвигателя, кВт, не более 2x4,5 2x7,5 28 40 55 20
Производительность дробилки Q, м3/ч, не менее: при наименьшей щели при наибольшей щели 2,7 16,2 4,3 30,2 10,8 43,0 11,9 53,5 13,0 65,0 18 54
Масса дробилки без электродвигателя, т, не более 2,2 3,4 12,5 15,9 32,4 3,33
Окружная скорость о валков
зарубежными фирмами принимается:
при мелком дроблении 3—4 м/с, при
крупном 5—6 м/с (рис. 1.25), причем
скорость остается практически оди-
наковой для всех типоразмеров дро-
билок данной фирмы. Для отечествен-
ных дробилок окружная скорость вы-
бирается заводами переменной (см.
СЗТМ на рис. 1.25).
Угол захвата а. Для возможно-
сти захвата гладкими валками шарооб-
разных кусков необходимо соблюдать
условие: суммарное трение должно быть
больше выталкивающей силы (рис. 1.26)
2/Pcosoc > 2Psinoc. (1.28)
Если вместо коэффициента трения
f ввести в формулу угол трения <р, где
Ф = arctg /, то из нее следует, что
а < ф. (1.29)
Следовательно, угол захвата должен
быть меньше угла трения. Для боль-
шинства руд и пород коэффициент
трения о сталь f ~ 0,4—0,5, а угол тре-
ния ф = 22—25°.
558
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.31
Основные параметры четырехвалковых дробилок
Параметры Дробилка Д48-90х70
Верхние валки Нижние валки
Размеры бандажей, мм: • диаметр D длина L 900 700 900 700
Частота вращения валков п, мин"1 116 179
Окружная скорость и, м/с 5,5 8,5
Мощность электродвигателя ?/1В. кВт 14/20 40
Пределы регулирования щелей, мм 10—40 2—10
Производительность при щели между верхними валками 10 мм и нижними 2,5 мм, не менее, м3/ч 26
Масса дробилки без электрооборудования, т, нс более 28
Примечание. Производительность дробилки указана для дробления мальном размере загружаемых кусков 40 мм. кокса при макси-
Рис. 1.23. Двухвалковая дробилка с гладкими валками 1500x600 мм:
/ — рама; 2— гладкие валки; 3 — пружины; 4— электродвигатель; 5— редуктор; б— карданные
валы от редуктора к подвижным валкам; 7 — маслостанция
559
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.24. Четырехвалковая дробилка:
/ — рама; 2 — ленточный питатель; 3 и 4 —
соответственно верхняя и нижняя пара валков;
5 и 6 — электродвигатели
Рис. 1.25. Окружная скорость валков двух-
валковых дробилок
Рис. 1.26. Схема дробления в валковых
дробилках с гладкими валками:
а — угол захвата; б — захват кусков
560
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Диаметр dmaK наибольшего кус-
ка не должен превосходить некоторо-
го предела. Как видно из рис. 1.26, а,
при захвате куска имеет место гео-
метрическое соотношение
0,5Z> + 0,5Л = (0,5Z) + 0,5d)cosa,
откуда = [7) (1 — cosa) + 7>]/cosa,
где D — диаметр валка;
b — ширина разгрузочной щели.
При условии, что угол захвата a
равен углу трения (р причем коэффи-
циент трения f = 0,4 (<р = 22е; cos ф =
= 0,93), последнее уравнение прини-
мает вид
(i.30)
т.е. диаметр наибольшего куска дол-
жен быть приблизительно в 15 раз
меньше диаметра валка.
Мощность электродвигателя
валковой дробилки определяется эм-
пирической формуле
= kqDLo,
где q — расчетное удельное давление,
Н/см2(|?~ 167 Н/см2).
С учетом мощности на.холостой ход
где KN = kq — коэффициент мощно-
сти.
Линейная зависимость мощности
двигателя от параметра DLv подтвер-
ждается графиками (рис. 1.27), пост-
роенными по данным ряда машино-
строительных заводов. Для дробилок
отечественных заводов действитель-
но приближенное соотношение
^ = (11 + 14)7)£и.
Рис. 1.27. Зависимость мощности элект-
родвигателя от параметра валковой дро-
билки
Для четырехвалковых дробилок
мощность электродвигателя берется
меньше (см. табл. 1.31)
Лгдв = (6ч-7)Д£и.
Объемная производительность
Qq принимается прямо пропорцио-
561
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
нальной площади разгрузочной
щели F = Lb и окружной скорости
валков
Qo = 3600р£М)
или при о = nDn/60
Q0=6tywDnLb. ' (1.31)
Диаметр D валка, его длина L и
ширина щели b берутся в метрах.
-Входящий в расчетную формулу
(1.31) коэффициент разрыхления ц
принимается заводами-изготовителя-
ми различным (в пределах ц = 0,24—
0,40). В ГОСТе принят коэффициент
разрыхления ц ~ 0,25.
Типовые характеристики крупно-
сти продуктов дробления валковых
дробилок приведены на рис. 1.28.
Крупность в долях ширины разгрузочного
отверстия (щели)
Рис. 1.28. Типовые характеристики круп-
ности продуктов дробления валковых
дробилок:
1 — мягкие руды; 2 — руды средней крепости;
3 — крепкие руды
1.1.4. Дробилки ударного
действия: молотковые и роторные
К машинам с ударным ротором
относите три типа дробилок: молот-
ковые с шарнирно подвешенными
молотками, роторные с жестко зак-
репленными лопатками (биламй) и
стержневые дробилки (дезинтегра-
торы).
Дробилки ударного действия при-
меняю для дробления мягких и сред-
ней крепости неабразивных матери-
алов (углей, известняков, каменных
солей, гипса и т.д.).
Молотковые дробилки. Классифи-
кация молотковых дробилок дана на
рис. 1.29. Они могут быть разделены
на две группы — однороторные и
двухроторныс.
По направлению вращения рото-
ра первые делятся на две основных
разновидности: с нереверсивным ро-
тором, вращающимся только в одну
562
сторону, и с реверсивным ротором,
способным вращаться в обе сторо-
ны.
Однороторные молотковые дро-
билки в большинстве случаев име-
ют колосниковые решетки, контро-
лирующие крупность готового про-
дукта. В самоочищающихся дробил-
ках (рис. 1.29, г, д, к) применяются
подвижные отбойные плиты кон-
вейерного типа. Такие дробилки ус-
пешно применяются для глинистых
материалов (бокситы, бурые желез-
няки).
Помимо однороторных, изготов-
ляются также двухроторные молотко-
вые дробилки с колосниковыми ре-
шетками в двух вариантах: для пос-
ледовательного (рис. 1.29, е) и парал-
лельного (рис. 1.29, ж) дробления.
Техническая характеристика од-
нороторных молотковых дробилок
приведена в табл. 1.32 и 1.33.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.29. Классификация молотковых дробилок:
а, б, в — однороторные нереверсивные с колосниковыми решетками; г, д— то же, без решеток;
е, ж— двухроторные с решетками; з — однороторная реверсивная с решеткой, и, к— то же, без
решеток
Таблица 1.32
Основные параметры молотковых однороторных дробилок
(нереверсивных, с решетками)
Параметры М6-4 М 8-6 М 13-16 М 20-20 М 20-30
СМД-112 СМ-431 СМ-170Б СМД-97А СМД-98А
1 2 3 4 5 6
Размеры ротора, мм:
диаметр D 600 800 1300 2000 2000
длина L 400 600 1600 2000 3000
Размер наибольшего куска загру- жаемого материала, мм 150 250 400 600 600
Ширина щели решетки, мм 25 13 10 15 15
Номинальная частота вращения ро- тора для исполнений п, мин"’: i
Б 1250 1000 600 — —
В 1500 1300 750 500 500
Г 2000 1500 1000 600 600
563
Глава I. Оборудование для механических методов переработки отходов
Продолжение табл. 1.32
1 2 3 4 5 Г 6
Производительность (?, т/ч 12—15 20—48 150—200 600 850—1000
Мощность электродвигателя для исполнений, кВт, не более:
Б 20 55 210 — —
В 28 75 260 630 1000
Г 40 100 350 800 1250
Габаритные размеры, мм, не более:
длина L 1100 1350 2400 4000 4000
ширина В 1100 1400 2800 4200 5500
высота Н 1150 1250 1900 3100 3100
Масса дробилки без электродвига- теля, т, не более 1,5 3,0 11,0 46,0 60,0
Таблица 1.33
Основные параметры молотковых дробилок однороторных
реверсивных и самоочищающихся
Реверсивные дробилки Самоочищающиеся дробилки
Параметры ДМРЭ 10-10 ДМРИЭ 14,5-13 ДМРИЭ 15-15 ДМЭ 17-14,5 ДМЭ 21-18,5 СМД-102
Размеры ротора, мм: диаметр D длина L 1000 1000 1450 1300 1500 1500 1700 1450 2100 1850 2000 2000
Частота вращения л, мин-1 750;1000; 1500 750;1000 1500 590 492 600
Дробимый материал Уголь Уголь (известняк) Прочный уголь — — 1
Размеры наибольших кус- ков питания, мм 80 80 120 ‘ 600 350 600
Крупность дробленого продукта, мм 5; 3; 2 3 ’ 3 — 20 —
Производительность по углю, т/ч 100; 90; 80 До 250 275;550 150—500 500—600 200—600
Мощность электродвига- теля, кВт 200; 200; 250 400; 500; 630 1000 400 920 800
Масса дробилки, т 8,95; 9,1; 9,17 18,45; 20,6 26,6 70,6 65,6 80
Общий вид нереверсивной дро-
билки М20-20 (по ГОСТ 7090-72)
дан на рис. 1.30, одной из крупных
реверсивных — на рис. 1.31; самоочи-
щающейся — на рис. 1.32.
564
Указанные в табл. 1.32 молотко-
вые дробилки применяются главным
образом д ля работы в открытом цик-
ле и лишь в редких случаях они за-
мыкаются на грохота.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.30. Молотковая однороторная дро-
билка М20-20:
1 — корпус; 2— ротор; 3 — молоток; 4— от-
бойная плита; 5 — отбойный брус; 6 — колос-
никовая решетка выдвижная; 7 — колоснико-
вая решетка поворотная
Рис. 1.31. Реверсивная молотковая дробилка ДМРИЭ 14,5x13:
/ — корпус; 2 — ротор; 3 — молоток; 4 — отбойные плиты, 5 — колосниковая решетка
Корпус молотковых дробилок из-
готовляют из стальной отливки или
делают сварным. В обоих случаях он
имеет разъем по горизонтальной
плоскости, проходящей через ось ро-
тора. Стенки корпуса футеруют изнут-
ри стальными броневыми плитами. В
корпусе предусмотрены люки, через
которые вынимают молотки и секции
колосниковой решетки.
565
Глава I. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.32. Молотковая дробилка со встроенными тяжелыми пластинчатыми конвейе-
рами и колосниковой решеткой:
1 — ротор; 2 — подающий конвейер; 3 — колосниковая решетка; 4 — очистной конвейер;
5 — корпус дробилки; 6 — опорная плита; 7 — катки рамы подающего конвейера
Ротор молотковой дробилки со-
стоит из трех основных частей, вала,
набора дисков, разделяемых шайба-
ми на валу, и комплекта молотков,
шарнирно укрепленных надисках. Во
избежание вибраций ротор тщатель-
но отбалансировывают. В дробилках
малых размеров ротор приводится в
движение от плоской ременной пе-
редачи, а в машинах больших разме-
ров — через упругую муфту.
Типоразмер дробилки и связан-
ную с ним массу молотков выбира-
ют, сообразуясь с крупностью исход-
ного материала. Молотки изготовля-
ются массой от 3,5 до 180 кг. Легкие
молотки от 3 до 15 кг применяют для
материала крупностью до 100—
200 мм; молотки средней массы (от
30 до 60 кг) — до 600 мм; самые тя-
желые молотки (60—150 кг) — для
566
самых крупных кусков твердых мате-
риалов.
Молотки изготовляют из стали с
наваркой твердым сплавом; для дроб-
ления крепких материалов ставят
молотки из марганцовистой стали.
Колосниковую решетку снабжают
приспособлением для регулирования
зазора между внешней окружностью,
описываемой молотками, и внутрен-
ней цилиндрической поверхностью
самой решетки. Для этого криволи-
нейную балку, в которой закрепле-
ны колосники, изготовляют из двух
половин, поворачивающихся на шар-
нирах. Шарниры укреплены внутри
эксцентрических втулок, поворотом
которых регулируется необходимый
зазор. Решетки делают съемными вви-
ду необходимой частой их смены.
Колосники имеют трапецеидальное
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
сечение, облегчающее прохождение
дробленого материала. .
Рабочий зазор между внутренней
поверхностью колосников и ротором
выбирают в зависимости от необхо-
димой крупности продукта дробле-
ния, которая определяется размером
щели между колосниками (табл. 1.32
и 1.33).
Молотковые дробилки могут ра-
ботать без колосниковой решетки, но
при этом резко повышается верхний
предел крупности продукта дробле-
ния (рис. 1.33).
Рис. 1.33. Характеристики крупности про-
дукта дробления известняка в молотко-
вой дробилке М20-20:
/ — при работе с двумя колосниковыми ре-
шетками; 2 — то же, с одной решеткой; 3 —
то же, без решетки
Для реверсивных дробилок
(рис. 1.31) — направление вращения
ротора меняют после односторонне-
го износа молотков.
Параметры механического режи-
ма и производительность молотковых
дробилок. Окружная скорость и
ротора принимается обычно о » 50 м/с
и в некоторых конструкциях доводит-
ся до 75 м/с (см. табл. 1.32 и 1.33).
Мощность двигателя NaB за-
висит от размеров ротора и частоты его
вращения, а также от зазора между мо-
лотками и колосниковой решеткой. Для
всех серийно изготовляемых дробилок
малого размера (D < 1300 мм) действи-
тельна приближенная формула
N-m ~ 0,15D2Ln = 3DLv, (1.32)
а для больших (Z) > 1300 мм)
N„ = 0,21ЛЧл » 4DLv>, (1.33)
где D и L — соответственно диаметр
и длина ротора, м; п — частота вра-
щения, мин"1.
Формулами не учитывается ве-
личина зазора, и потому они отно-
сятся к средним зазорам дробилок
до их модернизации, когда каждая
дробилка данного типоразмера из-
готовлялась только в одном испол-
нении.
Производительность Q по
массе молотковых дробилок, работа-
ющих в открытом цикле, пропорци-
ональна мощности электродвигателя
и обратно пропорциональна
удельному расходу энергии Е
Q = NJE, (1.34)
где
Е = (3,65 / *л0) х
x[Ig(100//?n-lg(100//?“)]. }
Здесь Е — удельный расход энер-
гии, кВт-ч/т;
Кт — коэффициент размолоспо-
собности (для углей Кт = 1—1,7; для
известняка Кло ~ 0,3);
Т?5К и А5н — остаток на сите 5 мм
соответственно в исходном материа-
ле и продукте дробления.
Зависимость между крупностью
известняка и размером сита, на ко-
тором остаток равен 5 %, приведена
в табл. 1.34.
567
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.34
Суммарный остаток Rs на сите 5 мм при различной
номинальной крупности материала
Номинальная крупность известняка (сито, на котором остаток равен 5 %) dm мм Остаток на сите 5 мм Rs, % Содержание класса—5+0 мм р = (100-/?5), %
5 5 95
8 22 78
10 35 65
13 46 54
16 56 44
20 66 34
25 73 27
35 82 18
50 89 11
80 94 6
100 95 5
200 98 2
300 99 1
Другой метод расчета производитель-
ности основан на формуле Бонда (1.3а).
Пример. В молотковой дробилке
Ml3-16 исполнения В при п =735 мин-1
известняк исходной номинальной
крупностью 80—0 мм (d* = 80 мм) до-
водится до крупности -20 + 0 мм. Оп-
ределить возможную производитель-
ность дробилки при работе в откры-
том цикле.
Исходному материалу -80 + 0 мм
по табл. 1.34 соответствует остаток на
сите 5 мм А” =94 %, а конечному
продукту дробления -20 + 0 мм — ос-
таток A5K = 66 %.
Отсюда по формуле (1.35) при
Кло = 0,3 удельный расход энергии
Е= 1,86 кВт-ч/т.
Расчетная мощность электродви-
гателя по формуле (1.32)
N = 0,15= 300 кВт
паспортная — 260 кВт.
По формуле (1.34) часовая про-
изводительность при дроблении в от-
крытом цикле
568
Q = NJE = 300/1,86 = 160 т/ч,
что близко к паспортным данным,
согласно которым Q = 150—200 т/ч.
Роторные дробилки. Роторные
(ударные) дробилки отличаются от
молотковых жестким закреплением
рабочих деталей — бил и предназна-
чаются для дробления материалов
малой крепости (/*< 10). Классифика-
ция их представлена на рис. 1.34. Так
же, как и молотковые, они изготов-
ляются одно- и двухроторными, с ко-
лосниковыми решетками и без них,
с роторами нереверсивными и ревер-
сивными.
Технические характеристики ро-
торных дробилок для крупного дроб-
ления приведены в табл. 1.35, а сред-
него и мелкого — в табл. 1.36. Общий
вид роторной дробилки показан на
рис. 1.35.
Длина ротора L равна ширине
приемного отверстия (окна) В.
Щель между колосниками, из ко-
торых набраны броневые отбойные
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
плиты, зазор между билами и плита-
ми выбирают в зависимости от тре-
бующейся крупности продукта дроб-
ления.
Окружная скорость и ротора
стандартизована и в зависимости от
частоты вращения ротора может со-
ставлять 20; 26,5 и 35 м/с и более.
Таблица 1.35
Основные параметры роторных дробилок крупного дробления
ДРК8х6 ДРК12хЮ ДРК16х12 ДРК20х16
Параметры СМД-85 СМД-86 СМД-95 СМД-87
Размеры ротора, мм:
диаметр D 800 1250 1600 2000
длина L 630 1000 1250 1600
Размеры приемного отверстия, мм:
продольный Lq 630 1000 1250 1600
поперечный Во 550 875 1100 1400
Производительность, м3/ч 55 125 200 370
Максимальный размер куска загружае- мого материала, Jmax, мм 400 До 600 800 1100
Окружная скорость бил ротора ир, м/с 20; 26,5; 35
Мощность электродвигателя NUB, кВт:
паспортная 40 100 160 250
по формуле (1.32) . 30; 40; 52 75; 100; 130 120; 160; 210 190;250; 340
Габаритные размеры, мм, не более:
длина L 2500 3200 4200 5600
ширина В 1700 2350 2900 3600
высота Н 2150 2800 3500 4400
Масса дробилки, т, не более 6 15 30 68
Таблица 1.36
Основные параметры роторных дробилок среднего и мелкого дробления
Параметры ДРС10Х10 СМД-75 ДРС12х12 СМД-94
Размеры ротора, мм диаметр D длина L 1000 1000 1250 1250
Размеры приемного отверстия, мм: продольный Lq поперечный Во 1000 500' 1250 600
Производительность, м3/ч 125 200
Размер максимального куска загружаемого материала мм 300 375*
Окружная скорость ротора ир, м/с 20; 24; 28,8; 34,6; 41,5; 50
Мощность электродвигателя, кВт 125 200
Габаритные размеры, мм, не более: длина! ширина В высота Н 2700 2800 2100 3400 3200 2800
Масса дробилки, т, не более 10 18 '
569
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.34. Классификация роторных дро-
билок:
а — однороторная нереверсивная с колосни-
ковой решеткой; б — то же, без решетки, в —
двухроторная с решеткой; г — то же, без ре-
шетки; д — однороторная реверсивная
Рис. 1.35. Роторная дробилка ДРК 12x10 (СМД-86):
I — рама; 2 — ротор; 3 — била; 4 — верхняя часть корпуса (для загрузки исходного материала);
5 — футеровка корпуса; 6, 8 — соответственно верхняя и нижняя отражательные плиты; 7 и 9 —
футеровка плит; 10 — механизм для регулирования зазоров 5, и отражательных плит
Диаметр ротора выбирают в за-
висимости от размеров наибольших
кусков в питании
15=1,25^ + 200. (1.36)
Расчет мощности производится по
той же формуле (1.32), что и молот-
570
ковых дробилок. Например, для
ДРК 12x10 имеем при и = 26,5 м/с
N= 3-1,25-1-26,5 = 100 кВт. Как вид-
но из табл. 1.35, при этой же сред-
ней скорости и = 26,5 м/с расчетная
мощность совпадает с паспортной.
При и = 35 м/с мощность электро-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
двигателя должна быть повышена до
130 кВт.
Производительность рассчитыва-
ется по формулам (1.34) и (1.35).
1.1.5. Размольное оборудование
При утилизации твердых отходов
применяется размольное оборудова-
ние, которое используют в горно-руд-
ной, строительной и химической
промышленности. Наиболее распро-
страненными являются следующие
типы мельниц:
1. Вращающиеся барабанные.
2. Планетарные и гирационные
барабанные.
3. Центробежные барабанные.
4. Вибрационные барабанные.
5. Ударного действия.
6. Аэродинамические.
7. Катково-тарельчатые.
Вращающиеся барабанные мель-
ницы
Вращающаяся барабанная мель-
ница (рис. 1.36) представляет собой
пустотелый барабан 7, закрытый тор-
цевыми крышками 2 и 3, заполнен-
ный определенным количеством из-
мельчающих тел 4 и вращающийся
вокруг горизонтальной оси. При вра-
щении барабана измельчающие тела,
благодаря трению, увлекаются внут-
ренней поверхностью барабана и под-
нимаются на некоторую высоту, за-
тем свободно падают (или перекаты-
ваются) вниз.
Рис. 1.36. Схема устройства и принцип действия вращающейся барабанной мельницы:
1 — барабан; 2 и 3 — загрузочная и разгрузочная крышки с пустотелыми цапфами; 4 — измель-
чающие тела
В непрерывно работающих мель-
ницах измельчаемый материал пода-
ется через центральное отверстие в
одной из крышек внутрь барабана и,
продвигаясь вдоль него, подвергает-
ся воздействию измельчающих тел.
При этом измельчение частиц мате-
риала происходит ударом падающих
измельчающих тел и истиранием и
раздавливанием частиц между тела-
ми. Разгрузка измельченного матери-
ала производится либо через цент-
ральное отверстие в разгрузочной
крышке, либо через решетку со ще-
левидными или круглыми отверсти-
ями, либо через отверстия на конце
цилиндрической части барабана.
В мельницах периодического (дис-
кретного) действия измельченный
материал загружается в барабан и
выгружается из него периодически
через люк в цилиндрической части
барабана или в одной из торцевых
крышек. .
571
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
В зависимости от формы барабана
различают мельницы цилиндрические
и цилиндроконические (рис. 1.37). Пер-
вые в свою очередь классифицируют-
ся на три типа: короткие, длинные и
трубные. К коротким мельницам от-
носятся такие, у которых длина бара-
бана меньше или равна его диаметру;
к длинным — у которых длина бара-
бана больше одного, но меньше трех
его диаметров, к трубным — мельни-
цы с длиной барабана больше трех
диаметров.
В зависимости от вида измельча-
ющей среды различают мельницы
шаровые, стержневые, галечные и
рудногалечные, самоизмельчения и
полусамоизмельчения.
Рис. 1.37. Форма барабана однокамерных мельниц:
а, б, в — цилиндрические короткие (а), длинные (б), трубные (в); г— цилиндроконические с
короткой (ej загрузочной конической частью, с увеличенной (г2) и уменьшенной (г3) цилин-
дрической частью барабана
У шаровых мельниц измельчаю-
щая среда составляется из стальных
или чугунных шаров одного или не-
скольких размеров. Иногда исполь-
зуются фарфоровые шары или шары
из других неметаллических материа-
лов.
У стержневых мельниц измельча-
ющая среда составляется из стальных
стержней одного или нескольких ди-
аметров и длиной, близкой к внут-
ренней длине барабана. Для галечных
мельниц используется в качестве из-
мельчающей среды окатанная крем-
невая галька, для рудногалечных —
572
крупнокусковые фракции, выделен-
ные из измельчаемой руды. В мельни-
цах самоизмельчения и полусамоиз-
мельчения измельчающей средой слу-
жат соответственно крупные куски
измельчаемой руды и смесь крупных
кусков руды с некоторым количе-
ством крупных стальных шаров.
В ряде случаев в качестве измель-
чающей среды используется сталь-
ной или чугунный цильпебс, пред-
ставляющий собой тела в виде ци-
линдриков или усеченных конусов. В
качестве измельчающей среды нахо-
дят применение также металличес-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
кие тела, выполненные в форме эл-
липсоида, толстостенных трубок,
дисков.
Вращающиеся барабанные мель-
ницы изготавливаются с одной каме-
рой измельчения (короткие и длин-
ные) и с двумя или несколькими
камерами (длинные и трубные).
Однокамерные барабанные мель-
ницы непрерывного действия, явля-
ющиеся основным измельчительным
оборудованием обогатительных фаб-
рик, различаются по способу разгруз-
ки измельченного материала на сле-
дующие типы:
— с центральной разгрузкой или
сливного типа (рис. 1.38);
— с разгрузкой через торцовую ре-
шетку (рис. 1.39);
— с разгрузкой через решетку на
разгрузочном конце цилиндрической
части барабана (рис. 1.40);
— с периферической разгрузкой
через сито.
Рис. 1.38. Схема вращающихся барабанных мельниц сливного типа:
а — шаровая; б — стержневые с разгрузкой через цапфу и через окна в цилиндрической части
барабана; в — трубная однокамерная; г — трубная многокамерная с межкамерными перегород-
ками и шароудерживающей диафрагмой в разгрузочной цапфе; а — угол наклона потока пульпы
в мельнице
Мельницы с центральной разтруз-
кой используются для шарового и
стержневого измельчения. Удаление
измельченного материала в этих мель-
ницах происходит свободным сливом
через пустотелую разгрузочную цап-
фу, поэтому уровень пульпы в мель-
нице несколько выше нижней обра-
зующей поверхности отверстия раз-
грузочной цапфы. Так как диаметр
разгрузочной цапфы выполняется
значительно меньше диаметра бара-
бана, то в мельнице поддерживается
высокий уровень пульпы. Поэтому
мельницы с центральной разгрузкой
называют также мельницами с высо-
ким уровнем пульпы или мельница-
ми сливного типа.
У стержневых мельниц патрубки
загрузочной и разгрузочной цапф
выполняются с большим диаметром
отверстий, чем у шаровых мельниц
такого же размера, что позволяет
повысить пропускную способность
стержневых мельниц, уменьшить вре-
мя пребывания материала в барабане
Мельницы с разгрузкой через тор-
цовую решетку используются для ша-
рового, галечного и рудногалечного
измельчения, самоизмельчения и по-
лусамоизмельчения (см. рис. 1.39, а, б).
Удаление измельченного материала
573
Глава I. Оборудование для механических методов переработки отходов
из рабочего объема мельницы про-
исходит через щелевидные или круг-
лые отверстия в торцовой решетке в
пульпоприемные камеры пульпо-
подъемкого устройства (элеваторно-
го пульпоподъемника), установлен-
ного между торцовой решеткой (ди-
афрагмой) и торцовой разгрузочной
крышкой При вращении барабана
измельченный материал, прошедший
через решетку в пульпоприемные ка-
меры элеваторного пульпоподъемни-
ка, радиальными перегородками под-
нимается выше оси мельницы и са-
мотеком сливается через полую цап-
фу разгрузочной крышки.
Рис. 1.39. Схема вращающихся барабанных мельниц с разгрузкой через торцовую
решетку:
а, б, в — однокамерные, г, д — многокамерные; а, б, г — с элеваторным пульпоподъемником
и разгрузкой через пустотелую цапфу, в — с разгрузкой через отверстия в цилиндре барабана,
г — с перегрузкой материала между камерами элеваторным пульпоподъемником, д — с выводом
материала из камер через отверстия в цилиндре барабана и ввода его во вторую и последующие
камеры улитковым устройством
Принудительное удаление из-
мельченного материала из барабана
мельницы позволяет поддерживать
в ней низкий уровень пульпы, что
существенно повышает эффектив-
ность ударного воздействия измель-
чающих тел на частицы материала
и способствует более быстрому про-
движению крупнозернистой пульпы
вдоль оси барабана. Мельницы та-
кого типа называют также мельни-
цами с принудительной разгрузкой
574
или мельницами с низким уровнем
пульпы.
Известны мельницы с открытой
решеткой, у которых торцовой крыш-
кой разгрузочного конца барабана слу-
жит сама решетка. Имеются конструк-
ции мельниц, в которых измельченный
продукт, прошедший через торцовую
решетку, разгружается через окна в
конце барабана (рис. 1.39, в). Надобность
в элеваторном пульпоподъемнике в
таких мельницах отпадает.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.40. Схема вращающейся барабанной мельницы с разгрузкой через решетку на
конце цилиндрической части барабана:
1 — барабан; 2 — разгрузочная решетка; 3 — разгрузочный патрубок; 4 — сборник; 5 — уровень
пульпы или измельчаемого материала в барабане
Мельницы с разгрузкой через от-
верстия (окна) на разгрузочном кон-
це барабана используются при сухом
стержневом измельчении. Такая кон-
струкция обеспечивает движение гру-
боизмельченного сухого материала
вдоль барабана (рис. 1.38, д).
Мельницы с разгрузкой через ре-
шетки на цилиндрической поверхно-
сти разгрузочного конца барабана ис-
пользуются для обеспечения низкого
уровня пульпы в барабане при работе
мельниц с субкритической или сверх-
критической частотой вращения, т.е.
в условиях, когда элеваторный пуль-
поподъемник не работает из-за воз-
растания центробежных сил, воздей-
ствующих на разпэужасмую пульпу или
при ограниченном увлажнении из-
мельчаемого материала (рис. 1.40).
Мельницы с периферической раз-
грузкой через сито имеют барабан,
цилиндрическая поверхность которо-
го снаружи покрыта сеткой. Измель-
ченный материал из камеры измель-
чения через щелевидные отверстия
между футеровочными плитами ба-
рабана поступает на сито, на кото-
ром отсеивается готовый продукт.
К однокамерным мельницам от-
носятся также барабанные роликовые
мельницы, представляющие собой
горизонтально вращающийся барабан
со свободно размещенными в нем
одним или несколькими массивны-
ми роликами или валками, обкаты-
вающимися по внутренней поверхно-
сти барабана.
Многокамерные вращающиеся
барабанные мельницы изготавлива-
ются сливного типа и с разгрузкой
через решетку.
В многокамерных мельницах слив-
ного т'ипа внутренний объем бараба-
на разделен на ряд камер диафрагма-
ми со щелевыми отверстиями, обес-
печивающими пропуск измельчаемо-
го материала вдоль мельницы и в то
же время предотвращающими смеше-
ние измельчающей среды (рис. 1.38, г).
Многокамерные длинные или
трубные мельницы используются для
575
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
открытоциклового измельчения ряда
сырьевых материалов гидрометаллур-
гического производства.
В многокамерных мельницах с раз-
грузкой через решетку измельченный
материал каждой камеры с помощью
элеваторного пульпоподъемника пе-
регружается по оси барабана, в сле-
дующую камеру (см. рис. 1.39, г), этим
обеспечивается низкий уровень пуль-
пы в каждой камере и повышается
эффективность измельчения. Увели-
чивается также пропускная способ-
ность камер при транспортировке
плотной и вязкой пульпы.
Многокамерные мельницы с раз-
грузкой через решетку и с межкамер-
ным вводом и выводом продуктов из-
мельчения предназначаются для орга-
низации в одной машине многоста-
диального замкнутоциклового из-
мельчения одного материала или для
совместного измельчения в одной
мельнице двух или нескольких раз-
нопрочных материалов по открыто-
цикловой или замкнутоцикловой тех-
нологии. В мельницах этого типа меж-
камерное устройство состоит из раз-
грузочной решетки, камеры для вы-
пуска измельченного продукта или
элеваторного подъемника для пере-
грузки этого продукта в следующую
измельчительную камеру и загрузоч-
ной камеры с улитковым загружате-
лем материала, вновь вводимого во
вторую или последующие измельчи-
тельные камеры (см. рис. 1.39, д). Че-
рез межкамерные улитковые загру-
жатели также догружаются измель-
чающие тела для компенсации их из-
носа.
Мельницы этого типа находят
применение при обработке сырьевых
материалов как мокрым, так и сухим
способом.
576
Многокамерные мельницы с раз-
грузкой через решетку и с радиаль-
ным разделением последней камеры
на несколько изолированных секто-
ров изготавливаются с целью интен-
сификации процесса тонкого измель-
чения в последней камере и исполь-
зуются преимущественно при измель-
чении в открытом цикле.
Основным недостатком многока-
мерных мельниц является трудность
ремонта и замены быстроизнашива-
ющихся узлов и деталей внутри ба-
рабана мельницы, а также необходи-
мость их остановок для догрузки из-
мельчающих тел в промежуточные
камеры.
Опорные устройства барабана
вращающихся барабанных мельниц
выполняются либо в виде подшип-
ников скольжения, расположенных
на пустотелых цапфах торцовых кры-
шек или непосредственно на бара-
бане мельницы, либо в виде опор-
ных катков, на которые барабан опи-
рается через специальные опорные
бандажи, жестко закрепленные на
барабане. Наиболее широкое распро-
странение получили мельницы с
опорой на пустотелые цапфы. Недо-
статком такой конструкции являет-
ся необходимость достаточно проч-
ных торцовых крышек, трудность
доступа внутрь барабана для ремон-
та и значительное удлинение пути
движения измельчаемого материала
вдоль оси мельницы, превышающее
в крупноразмерных мельницах дли-
ну барабана в 1,5—2,0 раза.
Опора барабана на катки (роли-
ки) обеспечивает свободный доступ
внутрь мельницы и позволяет опера-
тивно изменять параметры разгрузоч-
ных устройств. Этим же преимуще-
ством обладают и мельницы с рас-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
положением опорных подшипников
скольжения на барабане мельницы.
Вращающиеся барабанные мель-
ницы изготавливаются с барабанами
разных размеров. В обозначении ти-
поразмера мельницы заводом-изгото-
вителем указывается внутренний ди-
аметр барабана без футеровки и внут-
ренняя длина цилиндрической части
по футеровке. Внутренний диаметр
барабана без футеровки называют но-
минальным диаметром /)н, а внутрен-
ний диаметр барабана в свету, т.е. с
учетом толщины футеровки, — ра-
бочим диаметром D.
Рабочий объем мельницы V вы-
числяется по номинальному диамет-
ру DH за вычетом двойной толщины
футеровки 2/ и по номинальной дли-
не L барабана.
По объему барабана вращающие-
ся барабанные мельницы выпускают-
ся от нескольких кубических децимет-
ров до 200—450 м3, проектируется
выпуск мельниц с рабочим объемом
барабана до 560 и даже до 1220 м3.
Условно по объему барабана мельни-
цы могут быть разделены на группы:
Лабораторные с
объемом барабана, дм3.......До 100
Полупромышленные, дм3.......До 500
Промышленные
малого размера, м3.....От 0,5 до 25
То же, среднего размера, м3... От 25 до 50
То же, большого
размера, м3......;.....От 50 до 250
Промышленные особо
больших размеров, м3....Свыше 250
На современных обогатительных
фабриках используются в основном
барабанные мельницы среднего и
большого размера.
Планетарные и гироскопические
барабанные мельницы. Планетарная
мельница (рис. 1.41, а) представляет
собой несколько барабанов, смонти-
рованных на водиле 2. Каждый бара-
бан свободно вращается в подшип-
никах водила и жестко соединен с
приводной шестерней 5, кинемати-
чески связанной с неподвижной ше-
стерней 4. При вращении вала 6 и
водила 2 барабаны 3 вращаются вок-
руг общей оси, а за счет зацепления
шестерни 5 с шестерней 4 происхо-
дит вращение каждого барабана 3
вокруг своей оси.
Рис. 1.41. Планетарные (а) и гироскопические (б) мельницы периодического действия:
1 — станина; 2 — водило; 3 — барабан мельницы; 4 — неподвижное зубчатое колесо; 5 —
приводная шестерня барабана, 6 — ведущий вал, 7 — люк; 8 — опорная кольцевая дорожка;
9 — опорный ролик; 10 — ведущий ролик
577
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
В мельницах планетарного типа
отмечается избирательность измель-
чения разнопрочных материалов при
их самоизмельчении.
Гироскопическая мельница
(рис. 1.41, б) состоит из барабана 3, на
валу которого находятся ведущий 10
и опорный 9 ролики, опирающиеся
на опорную кольцевую дорожку 8.
С валом барабана 3 подвижно соеди-
нено водило 2 с ведущим валом 6.
При вращении приводного вала 6 ба-
рабан 3 вращается относительно го-
ризонтальной и вертикальной осей.
Измельчающие тела, находящиеся
внутри барабана, приобретают слож-
ное движение.
Оптимальное отношение частот
вращения барабана относительно вер-
тикальной и горизонтальной осей
находится в пределах 1 : 1—1 : 5.
Центробежные барабанные мель-
ницы. К типу центробежных барабан-
ных мельниц относится большое ко-
личество измельчительных машин
различного конструктивного испол-
нения, некоторые из которых приве-
дены на рис. 1.42.
Рис. 1.42. Схемы центробежных мельниц:
а — многокамерная с вертикальным водилом; б — бисерная; в — центробежно-шаровая,
г — шаро-кольцевая вертикальная
г Исходное
питание
продукт
Одно- или многокамерная бара-
банная мельница с неподвижным
вертикальным барабаном и враща-
ющимся внутри него ротором-валом
с водилами для шарнирно закреп-
ленных роликов или свободно раз-
мещенных металлических шаров по-
казана на рис. 1.42, а. При вращении
вала происходит раздавливание час-
тиц измельчающими телами за счет
воздействия на них центробежных
сил. Измельчение материала в таких
мельницах ведется сухим или мок-
рым способом последовательно по
мере продвижения материала вдоль
поверхности барабана. Мельницы
этого типа используются в керами-
ческой, фармацевтической и других
отраслях промышленности. Попытки
разработки мельниц этого типа для
горнорудной промышленности выя-
вили низкую износостойкость роли-
578
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ков, подшипников и других внутрен-
них узлов, необходимость периоди-
ческой калибровки поверхности ба-
рабана и роликов, больших затрат
труда на ремонт.
Для весьма тонкого измельчения
применятся бисерная мельница ана-
логичной конструкции (рис. 1.42, б),
в которой в качестве измельчающих
тел используются металлическая
дробь, керамические или минераль-
ные износостойкие частицы размером
от 1—3 до 5 — 6 мм.
В химической промышленности
при сухом измельчении материалов
применяется центробежная шаровая
мельница с составным барабаном
(рис. 1.42, в), нижняя часть которого,
выполненная в виде чаши, вращает-
ся с большой частотой.
Вибрационные барабанные мельни-
цы, Барабан или камера вибрацион-
ной мельницы приводится в колеба-
тельное движение от дебалансного или
гирационного вибратора, при этом
барабан мельницы не совершает вра-
щательного движения (рис. 1.43, а, б).
При вращении вибратора возбужда-
ются круговые колебания в плоско-
сти, перпендикулярной к оси вибра-
тора, что вызывает колебания измель-
чающих тел и разрыхление измель-
чающей среды в камере, интенсив-
ное взаимное перемещение измель-
чающих тел. При этом возникает вра-
щательное движение измельчающей
среды, обратное направлению враще-
ния вибратора. В результате матери-
ал, находящийся в мельнице, измель-
чается.
Как измельчающие тела исполь-
зуются чаще всего стальные шары,
но могут быть загружены стержни,
ролики, крупные куски руды или
окатанная галя. Заполнение барабанов
вибрационных мельниц измельчаю-
щей средой составляет 80—90 % их
объема.
Рис. 1.43. Схемы вибрационных мельниц с внутренним инерционным (о) и гираци-
онным (6) вибраторами
579
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
а
'сходное
о
Исходное
Рис. 1.44. Схема мельниц ударного действия:
а — дезинтегратор; б — вертикальный дисмембратор, 1 и 2 — вращающиеся роторы с рабочими
пальцами; 3 — неподвижный диск с рабочими пальцами, 4 — лопатки вентилятора, 5 — кожух,
6 — станина
Мельницы ударного действия.
В мельницах ударного действия из-
мельчение производится вследствие
соударения частиц рабочими элемен-
тами быстровращаюшихся роторов,
размещенных в неподвижном цилинд-
рическом корпусе. К этому типу мель-
ниц относятся дезинтеграторы, дис-
мембраторы и шахтные молотковые
и бильныс мельницы.
Дезинтегратор (рис. 1.44, а) состо-
ит из двух входящих друг в друга ро-
торов, представляющих диски с зак-
репленными в них пальцами (типа
«беличьего колеса»).
В дисмембраторе (рис. 1.44, б) вра-
щается один диск с закрепленными
на нем пальцами, второй диск с паль-
цами — неподвижный. Дисмембрато-
ры выпускаются с вертикальным и
горизонтальным расположением вала
ротора.
Аэродинамические мельницы клас-
сифицируются на мельницы струйно-
го, взрывоструйного и взрывного ти-
пов.
В аппаратах струйного типа разру-
шение частиц происходит в резуль-
тате разгона их. в потоке газообраз-
ного энергоносителя удара их об от-
бойную плиту или при соударении
частиц во встречных потока (рис. 1.45).
В аппаратах взрывного типа ис-
пользуется разрушающий эффект
мгновенного сброса давления газооб-
разной среды (сжатый дух или газ,
пар, продукты взрыва взрывчатых ве-
ществ, продукты сгорания топлива).
В аппаратах взрывоструйного типа
разрушающий эффект мгновенного
сброса и действия давления газооб-
разной среды дополнен устройством
для выброса материала скоростью до
300 м/с по разгонным каналам через
специальные быстродействующие (с
временем открытия от 0,01 до 0,02 с)
клапаны в помольную камеру, где
происходит соударение частиц из-
мельчаемого материала во встречных
струях (рис. 1.45).
Катково-тарельчатые мельницы.
В катково-тарельчатых мельницах
580
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
(рис. 1.45, а) рабочими элементами яв-
ляются размольное кольцо и каток. Ма-
териал, попадая под катки, раздавли-
вается и истирается (за счет силы тяже-
сти катков и действия пружин), затем
подхватывается воздушным потоком и
направляется в сепаратор, расположен-
ный над мельницей. Крупные частицы
из сепаратора возвращаются вновь в
зону измельчения, а мелкая фракция
вместе с потоком воздуха или газа на-
правляется в циклоны и фильтры.
Между катками и кольцом име-
ется зазор (около 0,5 мм), который
предохраняет рабочие поверхности от
преждевременного износа.
Рис. 1.45 Схема помольных камер аэро-
динамических мельниц:
а — противоточная двухструйная камера со
встречными потоками типа СП, б — кольце-
вая вертикальная камера струйной мельницы;
в — горизонтальная многоструйная камера:
1 — камера, 2 — сопло; 3 — разгонная трубка,
4 — загрузочная воронка, 5 — разгрузочный
патрубок, 6 — жалюзийная решетка, 7 — ин-
жектор питания, 8 — коллектор энергоноси-
теля, 9 — сборник крупной фракции
Рис. 1.45 а. Схемы катково-тарельчатых мельниц:
а — с глубокой тарелкой; б — с плоской тарелкой; 1 — тарелка; 2 — размольное кольцо; 3 —
каток, 4 — пружина, 5 — нажимной рычаг; 6 — ось нажимного рычага, 7— патрубок присоеди-
нения сепаратора, 8 — патрубок подачи материала, 9 — корпус мельницы; 10 — привод
581
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Вращающиеся барабанные мель-
ницы для мокрого измельчения
Шаровые мельницы с разгрузкой
через решетку типа МШР использу-
ются для измельчения мелкодробле-
ных (до 30—5 мм) материалов в од-
ностадиальных измельчительных ус-
тановках и работают обычно в замк-
нутом цикле с классифицирующими
аппаратами.
Общий вид мельницы типа МШР
показан на рис. 1.46.
Рис. 1.46. Шаровая мельница с разгрузкой через решетку для мокрого измельчения
МШР:
7 — барабан; 2 — загрузочная крышка; 3 — разгрузочная крышка; 4 и 5 — пустотелые цапфы;
6 и 7 — подшипники; 8 — венцовая шестерня; 9 — комбинированный питатель; 10 и 11 —
защитные загрузочная и разгрузочная втулки; 12 — футеровка цилиндрической части барабана;
13 — футеровка крышки барабана; 14 — люк; 75 — разгрузочная решетка; 16 — элеваторный
пульпоподъемник; 17 — разгрузочный конус; 18 — ведущая шестерня; 19— вал
582
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
В табл. 1.37 приведены параметры
шаровых мельниц типа МШР, вы-
пускаемых отечественной промыш-
ленностью. Тип и размеры мельниц
обозначаются следующим образом.
Например, мельница шаровая с ре-
шеткой, имеющая номинальный ди-
аметр = 4500 мм и длину барабана
L - 5000 мм, сокращенно обознача-
ется: МШР-4500х5000.
Частота вращения барабана мель-
ниц в пределах 75—86 % от крити-
ческой, но заводами-изготовителя-
ми мельницы выпускаются с опре-
деленной частотой вращения. Масса
шаровой загрузки не нормируется и
определяется условиями работы
мельниц.
Шаровые мельницы с центральной
разгрузкой типа МШЦ используются в
одно- и многостадиальных измельчи-
тельных установках для измельчения
дробленой руды крупностью 30—5 мм
и продуктов крупностью до 0,05 мм.
Мельницы типа МШЦ работают в
замкнутом цикле с классифицирующи-
ми аппаратами и в открытом цикле.
Шаровая мельница с центральной
разгрузкой типа МШЦ (рис. 1.47) кон-
структивно идентична мельнице типа
МШР. Отличие шаровой мельницы
типа МШЦ от мельницы типа МШР
заключается в конструкции разгрузоч-
ного устройства. Разгрузка пульпы из
мельницы типа МШЦ происходит пу-
тем свободного слива через отверстие
в разгрузочной цапфе. Движение пуль-
пы вдоль оси мельницы происходит за
счет разницы уровней отверстий в за-
грузочной и разгрузочной цапфах Д/г
Заполнение барабана пульпой опреде-
ляется диаметром отверстия в разгру-
зочной цапфе. Для удержания в бара-
бане необходимого количества шаров
в патрубке разгрузочной цапфы уста-
навливается диафрагма со щелевидны-
ми отверстиями или патрубок 11 вы-
полняется с обратной спиралью. В пос-
леднем случае металлический скрап
(осколки шаров и изношенные шары)
накапливается в мельнице и требуется
периодическая замена измельчающей
среды (обозначения на рис. 1.47 совпа-
дают с обозначениями на рис. 1.46).
Рис. 1.47. Шаровая мельница с центральной разгрузкой для мокрого измельчения
МШЦ (обозначения поз. см. рис. 1.46)'
583
LA
oo
Основные парамеры шаровых мельниц с решеткой (МШР) для мокрого измельчения
Таблица 1.37
Параметры МШР-900хЮ00 МШР-1200х1300 МШР-1500x1600 МШР-2100х1500 МШР-2100х2200 о о о m X 8 СЧ cL 3 S МШР-2700х2100 МШР-2700х2700 8 СА X 8 сч § S МШР-3200х3100 МШР-3200х3800 МШР-3200х4500 МШР-3 600x4000 о о о ш X о о \о S о о о X о о о 2 3 S о о о ш X 8 2 3 S МШР-4500х6000 МШР-5500х6500 о О ' о оо X о о о <> cL 3 S
1 2 3 4 t 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Толщина футеров- ки, мм 60 65 70 80 80 80 95 95 95 105 105 105 ПО ПО 120 120 120 120 120
Внутренний диа- метр барабана (без футеровки), мм 900 1200 1500 2100 2100 2100 2700 2700 2700 3200 3200 3200 3600 3600 4000 4500 4500 5500 6000
Рабочий диаметр барабана (в свету), мм 780 1070 1360 1940 1940 1940 2510 2510 2510 2990 2990 2990 3380 3380 3760 4260 4260 5260 5760
Длина барабана, мм 1000 1300 1600 1500 2200 3000 2100 2700 3600 3100 3800 4500 4000 5000 5000 5000 6000 6500 8000
Рабочий объем барабана, м3 0,5 1,2 2,3 4,4 6,5 8,8 10 . 13 18 22 27 32 36 45 55 71 85 141 208
Частота вращения барабана: мин-1 40 35 30 24,4 24,4 24,4 21,0 21,0 21,0 19,8 19,8 19,8 18,1 18,1 17,4 16,5 16,5 13,6 13,2
в % от крити- ческой 83,7 85,6 82,9 80,3 80,3 80,3 78,9 78,9 78,9 81,0 81,0 81,0 78,7 78,7 79,9 80,4 80,4 74,0 75,0
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
оо
Продолжение табл. 1.37
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Масса, т:
шаровой за- грузки (макси- мальная) 1,0 2,4 4,8 9,1 13,4 18,3 21,5 28 37 45 55 65 74 93 115 148 177 290 430
вращающихся частей (с ша- рами) — — — 36,3 47,1 57 77 84 105 132 — 186 216 238 333 395 — — —
мельницы (без двигателя и шаров) 5,3 10,5 16,5 35,5 40,5 45,5 67 71 78 97 — 141 160 165 265 300 — — —
Электродвигатель
мощность, кВт, не более 13 30 55 132 160 200 315 315 400 630 800 1000 1000 1250 2000 2500 2500 — —
частота враще- ния, мин-1 730 735 970 740 735 735 187 187 187 250 167 167 167 187 150 150 150 — —
Габаритные разме- ры мельницы в сборе, мм:
длина 2660 3600 4900 6600 8100 8900 8450 8900 9700 9630 10330 11030 13800 14000 14800 15100 16100 — —
ширина 2000 2400 3100 4800 4800 4800 6400 6400 6400 6355 6350 6350 7800 7500 8400 9100 9100 — —
высота 1660 2100 2500 3800 3800 3800 5050 5050 5050 5100 5 100 5 100 5700 5700 6200 6800 6800 — —
* Частота вращения мельниц устанавливается в пределах 75 заказчиком в пределах до 45 % от рабочего объема барабана. —86 % от критической частоты, заполнение барабана шарами определяется
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
LA
oo
O\
Таблица 1.38
Основные параметры шаровых мельниц с центральной разгрузкой (МШЦ) для мокрого измельчения
Параметры МШЦ-900х1800 МШЦ-1200x2400 МШЦ-1500x3000 МШЦ-2100x2200 МШЦ-2100x3000 « и. МШЦ-2700х3600 МШЦ-3 200x3100 МШЦ-3200х4500 МШЦ-3600х5500
Толщина футеровки, мм 60 65 70 80 80 95 105 105 110
Внутренний диаметр барабана (без футеровки), мм 900 1200 1500 2100 2100 2700 3200 3200 3600
Рабочий диаметр барабана (в свету), мм 780 1070 1360 1940 1940 2510 2990 2990 3380
Длина барабана, мм 1800 2400 3000 2200 3000 3600 3100 4500 5500
Рабочий объем барабана, м3 0,9 2,2 4,4 6,5 8,8 1,8 22 32 49
Частота вращения барабана:
мин-1 40 35 30 24,4 24,4 21,0 19,8 19,8 18,1
% от критической 83,7 85,6 82,9 80,3 80,3 78,9 81,0 81,0 78,7
Масса, т:
шаровой загрузки (максимальная) 1,7 4,2 8,4 12,5 17,1 34 42 61 95
вращающихся частей (с шарами) — — — 47 51,6 95 125 171 226
мельницы (без двигателя и шаров) 5,2 14,0 23,0 40,0 46,5 76 90 140 170
Электродвигатель:
мощность, кВт, не более 22 45 ПО 160 200 400 630 800 1 250
частота вращения, мин-1 1460 1450 1450 735 735 187 250 167 187
Габаритные размеры, мельницы в сборе, мм:
длина 3800 4800 6300 7280 9100 10000 9630 14 100 14500
ширина 2200 2500. 3600 4840 .4900 6400 6385 7400 7600
высота 1600 2100 2600 3750 3800 5050 5120 5600 5700
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Продолжение табл. 1.38
Параметры МШЦ 4000x5500 МШЦ-4500х5500 МШЦ-4500х6000 о о о СО X о о Д’ 3 2 МШЦ-5000х 10500 МШЦ-5500х6500 МШЦ-5500хЮ500 о 8 00 X о о о МО 3 3 2 о о ОО X О о ОО 3 2
Толщина футеровки, мм 120 120 120 120 120 120 120 120 120
Внутренний диаметр барабана (без футеровки), мм 4000 4500 4500 4500 5000 5500 5500 6000 6000
Рабочий диаметр барабана (в свету), мм 3760 4260 4260 4260 4760 5260 5260 5760 5760
Длина барабана, мм 5500 5500 6000 8000 10500 6500 10500 8000 8500
Рабочий объем барабана, м3 61 78 85 114 186 141 228 208 221
Частота вращения барабана мин"1 17,4 16,5 16,5 16,5 15,3 13,6 13,6 13,2 13,2
% от критической* 79,9 80,4 80,4 80,4 78,7 74,0 74,0 75,0 75,0
Масса, т: шаровой загрузки (максимальная) 118 151 165 220 360 273 440 400 428
вращающихся частей (с шарами) 310 — 420 — — — — — —
мельницы (без двигателя и шаров) 250 310 355 450 — 690 — — —
Электродвигатель. мощность, кВт, не более 2000 2500 2500 3 150 4000 — — —
частота вращения, мин'1 150 150 150 100 — 100 — — —
Габаритные размеры, мельницы в сборе, мм: длина 15300 16560 16000 25500 —. 28130 — — ——
ширина 8400 8730 9100 11 500 — 12380 — — —
высота 6300 6800 6800 8000 — 8800 — — —
* Частота мельниц устанавливается в пределах 60—85 % от критической частоты, заполнение барабана шарами определяется заказчиком
в пределах до 42 % от рабочего объема барабана.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Глава I. Оборудование для механических методов переработки отходов
В табл. 1.38 приведены параметры
шаровых мельниц (МШЦ), выпуска-
емых отечественной промышленнос-
тью. Обозначение типа и размеров
мельниц аналогично предыдущему.
Стержневые мельницы с централь-
ной разгрузкой типа МСЦ использу-
ются чаще всего для открытоцикло-
вого измельчения дробленых матери-
алов крупностью от 50 до 12 мм при
подготовке их к последующему из-
мельчению в шаровых мельницах, а
также для замкнуто-циклового из-
мельчения крупновкрапленных руд
при подготовке их к гравитационно-
му обогащению.
Стержневые мельницы типа МСЦ
(рис. 1.48) конструктивно идентичны
шаровым мельницам типа МШЦ, от-
личаясь от последних только увели-
ченным диаметром загрузочной и раз-
грузочной цапф (горловин).
В табл. 1.39 приведены параметры
стержневых мельниц типа МСЦ, вы-
пускаемых отечественной промыш-
ленностью. Обозначение их аналогич-
но шаровым мельницам.
Частота вращения стержневых
мельниц принимается в пределах 60—
72 % от критической. Заполнений
объема барабана стержневой загруз-
кой и диаметр стержней не нормиру-
ются и устанавливаются в соответ-
ствии с условиями их работы.
Галечные и рудногалечные мельницы
с разгрузкой через решетку типа МГР
или Л/Д/РГУ используются для тонко-
го измельчения мелкозернистых про-
дуктов крупностью 3—1 мм и ниже.
Галечные и рудногалечные мель-
ницы МГР или МШРГУ (рис. 1.49)
конструктивно аналогичны шаро-
вым мельницам МШР. Основное их
отличие заключается в конструкции
разгрузочной решетки, форме и
профиле футеровки и, в связи с
меньшей массой измельчающей сре-
ды, в уменьшенной мощности при-
вода.
Мельница МШРГУ-4500х6000
выпускается универсальной, т.е. мо-
жет быть собрана и как мельница руд-
ногалечная, и как мельница шаровая
с разгрузкой через решетку.
Рис. 1.48. Стержневая мельница с центральной разгрузкой для мокрого измельчения
МСЦ
588
Таблица 1.39
Основные параметры стержневых мельниц для мокрого измельчения (МСЦ) и для сухого измельчения с раз-
грузкой через окна на разгрузочном конце барабана (МСП)
1_Л
oo
40
Параметры МСЦ-900х1800 МСЦ-1200x2400 МСЦ-1500x3000 МСЦ-2100x2200 МСЦ-2100x3000 МСЦ-2700х3600 МСЦ-3200х4500 МСЦ-3600х5500 МСЦ-4000х5500 МСЦ-4500х6000 МСЦ-2100x3000 о о <> m X о о гч Д О S
Толщина футеровки, мм 60 65 70 80 80 95 105 ПО 120 120 75 85
Внутренний диаметр барабана (без футеровки), мм 900 1200 1500 2100 2100 2700 3200 3600 4000 4500 2100 2700
Рабочий диаметр барабана (в свету), мм 780 1070 1360 1940 1940 2510 2990 3380 3760 4240 1950 2530
Длина барабана, мм 1800 2400 3000 2200 3000 3600 4500 5500 5500 6000 3000 3600
Рабочий объем барабана, м3 0,9 2,2 4,4 6,5 8,8 18 32 49 61 85 9 18
Частота вращения барабана: мин-1 32 27 24,4 18,7 19,7 15,6 14,4 13,71 13,02 12,5 16,75 14,0
% от критической* 66,8 66,0 67,2 61,6 64,9 58,4 58,9 59,6 59,7 60,8 55,2 52,4
Масса, т: шаровой загрузки (максимальная) 2 5 10 15 20 41 73 114 141 196 21 42
вращающихся частей (со стержнями) — — — 52 60- 101 196 267 350 466 — —
мельницы (без двигателя и стержней) 5,2 13,5 23 46 52 81 140 170 250 310 22 70
Электродвигатель: мощность, кВт, не более 22 40. ПО 160 200 400 800 1 000 2000 2500. 200 400
частота вращения, мин-1 1460 735 735 750 630 187 167 167 150 150 630 187
Габаритные размеры, мельницы в сборе, мм: длина 3800 4680 6300 8450 9100 10000 14100 14500 15300 16000 —
ширина 2200 2450 3600 5600 4900 6400 7400 7600 8400 9 100 — —
высота 1600 2050 2600 4250 3800 5050 5600 5700 6300 6800 .— —
. * Частота вращения мельниц устанавливается в пределах 60—72 % от критической частоты заполнение барабана шарами определяется
заказчиком в пределах до 35 % от рабочего объема барабана.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.49. Рудногалечная мельница МГР-5500х7500;
1 — барабан; 2 — загрузочная крышка; 3 — разгрузочная крышка; 4— цапфы; 5 — подшипники;
6— загрузочное устройство; 7 — футеровка загрузочной цапфы; 8 — футеровка барабана, 9 —
разгрузочная решетка; 10— элеваторный пульпоподъемник, II — футеровка разгрузочной цап-
фы; 12— скрапоулавливающая бутара; 13— приводная шестерня
В табл. 1.40 приведены параметры
галечных и рудногалечных мельниц,
выпускаемых отечественной промыш-
ленностью. Мельницы выпускаются
по техническим условиям заводов-из-
готовителей.
Мельницы мокрого самоизмельчения
с разгрузкой через решетку типа ММС
предназначены для тонкого измель-
чения крупнокусковых (от 300 до 500—
600 мм) и дробленых (до 30—12 мм)
материалов крупными кусками пере-
рабатываемого материала.
Мельница мокрого самоизмельче-
ния ММС показана на рис. 1.50.
В табл. 1.41 приведены основные
параметры мельниц мокрого самоиз-
мельчения ММС, выпускаемых оте-
чественной промышленностью, а
также мельниц самоизмельчения, ис-
пользуемых для исследовательских
работ.
Таблица 1.40
Основные параметры галечных и рудногалечных барабанных мельниц
Параметры о о Vi X о о о т Е МШГРУ-4500х6000 МГР-5500х7500 МГР-бОООх 12500
Диаметр барабана, мм 4000 4500 5500 6000
Длина барабана, мм 7500 6000 7500 12500
Рабочий объем (наименьший), мл 83 83 160 320
Частота вращения барабана: мин'1 % от критической 17,4 76 16,5 80 13,6 74 13,2 75
Наибольший размер мелющих тел, мм 100—150 100—150 100—150 150—250
Мощность электродвигателя, кВт 1600 2000 3200 6300
Масса мельницы (без электродвигателя), т 310 345 650 900
590
Рис. 1.50. Мельница для мокрого рудного самоизмельчения ММС-70х23:
1 — барабан; 2 и 3 — загрузочная и разгрузочная цапфы; 4 и 5 — подшипники; 6 — защитная втулка загрузочной цапфы; 7 — разгрузочная
решетка; 8 — элеваторный пульпоподъемник; 9 — разгрузочный конус; 10 — защитная разгрузочная втулка; 11 — барабанный грохот;
12 — футеровка; 12 — дефлекторное кольцо; 13 — электродвигатель; 14 — редуктор; 15 — ведомая шестерня; 16 — загрузочная воронка;
17 — передвижная платформа
Часть IX, Основное оборудование для переработки твердых отходов
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.41
Основные параметры вращающихся барабанных мельниц мокрого (ММС)
и сухого (МСС) самоизмельчения
Параметры ММС-1500х400 S X S О S S ММС-5000х1800 ММС-7000х2300 ММС-7000х6000 ММС-9000х3000 ММС-9000х3500 ММС-10000x5000 МСС-5700х1850 (МБ-5000х1800)
Внутренний диаметр бараба- на, мм 1500 2100 5000 7000 7000 9000 9000 10000 5700
Длина барабана, мм 400 500 1800 2300 6000 3000 3500 5000 1850
Рабочий объем барабана, м3 0,6 1,4 30 75 200 160 195 380 55
Частота вращения барабана, мин-1 30 18—28 13,5— 18,4 13 13 11,5 11,5 10,2 13—18
Электродвигатель: мощность, кВт частота вращения, мин"1 40 600 40 600 620 175 1600 150 4000 100 4000 100 4000 100 2x4000 100 705 320— 450
Наибольший размер загру- жаемых кусков материала, мм 150 300 350 400 400 600 600 750 300
Масса мельницы (без элек- трооборудования), т 10,5 18,7 167,2 382,5 700 722,5 755 1600 179,3
Мельницы мокрого самоизмель-
чения, изготавливаемые зарубежны-
ми предприятиями, называются
мельницами «Каскад» в отличие от
мельниц сухого самоизмельчения
«Аэрофол».
Обозначение мельниц мокрого са-
моизмельчения аналогично обозначе-
нию шаровых и стержневых мельниц.
Трубные (сырьевые) мельницы в гор-
нометаллургических отраслях про-
мышленности используются для тон-
кого измельчения разнообразных сы-
рьевых материалов при производстве
алюминия и для измельчения вспо-
могательных материалов на металлур-
гических предприятиях и обычно ра-
ботают в открытоцикловых измель-
чительных установках.
Трубные (сырьевые) мельницы,
используемые на отечественных пред-
приятиях, выпускаются машинострои-
тельными заводами «Сибтяжмаш» и
«Волгоцеммаш» (РФ), а также заво-
дами «Фив-Лилль», «Цемент-анла-
генбау» и им. Тельмана (ФРГ).
Основные параметры трубных
сырьевых мельниц приведены в
табл. 1.42. Они изготавливаются двух-,
трех- и четырехкамерными, в неко-
торых конструкциях последняя каме-
ра разделена дополнительно радиаль-
ными перегородками на три—шесть
секторов.
В процессе эксплуатации много-
камерные мельницы иногда исполь-
зуются как трубные однокамерные.
На рис. 1.51 показана четырехка-
мерная трубная мельница 2550x13040,
причем последняя, четвертая каме-
ра, разделена на четыре радиальных
сектора.
592
Ln
Таблица 1.42
Основные параметры трубных (сырьевых) мельниц
Параметры 2x10,5 2,2x13 2,6x13 3,2x15 4x13,5 4x16 3,2x14 3,2x15 2,2x13 2,4x13 3x8 3x14 2,6x14 3x8,5 3x14
Диаметр барабана, мм 2000 2200 2600 3200 4000 4 000 3200 3 200 2200 2400 3000 3000 2600 3000 3000
Длина барабана, мм 10500 13000 13000 15000 13500 16000 14000 15000 13000 13000 8000 14000 13000 8500 14000
Количество камер 4 4 4 3 2 3 3 3 3 3 2 3 3 2 3
Полный рабочий объем бара- бана (без учета объемов меж- камерных перегородок), м3 28 43 61 105 153’ 180 98 105 43 47 49 86 61 52 86
Частота вращения барабана
мин-1 21 20 20 16 16 16 19 16 21,4 . 20 18,5 18,5 20,5 18,8 18,5
% от критической 66 68 74 65 74 74 78 65 72 69 73 73 76 74 73
Заполнение объема барабана мелющими телами, % 25 23 • 25 29 30 30 31 31 23 28 29 29 25 29 29
Масса мелющих тел, т 32 45 70 140 226 248 140 150 46 60 65 114 70 70 115
Необходимая мощность элек- тродвигателя, кВт 350 480 820 1700 3200 4000 820 1700 450 600 600 1400 800 850 ♦ 1500
Масса мельницы без привода и мелющих тел, т 69 84 137 375 — — 258 355 120 140 103 180 144 148 180
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Поперечные перегородки (диаф-
рагмы) выполнены в виде плоских
решеток с щелевидными отверстия-
ми, ширина которых определяется
условиями работы мельницы и при-
нимается от 22—27 до 5—8 мм. Об-
щая площадь сечений отверстий в
диафрагме обычно не превышает 6—
10 % от площади сечения барабана.
Заполнение объема камер измель-
чающими телами не превышает 28—
30 %.
Измельченный материал из сек-
торов последней камеры разгружает-
ся самотеком через щелевидные от-
верстия решетки и удаляется из ба-
рабана через окна в разгрузочной
крышке.
Рис. 1.51. Многокамерная трубная мельница:
1 — барабан; 2 — загрузочная крышка с цапфой; 3 — разгрузочная крышка с центральным
валом; 4 — подшипник, 5 — разделительная торцовая перегородка (диафрагма); 6 — продоль-
ные разделительные стенки; 7— разгрузочная решетка; 8 — футеровка камеры; 9 — бутара; 10 —
загрузочное устройство; 11— воронка для отвода измельченного материала; 12 — воронка для
отвода скрапа; 13— вал редуктора; 14— шары; 15 — цильпсбс
Вращающиеся барабанные
мельницы для сухого измельчения
Сухое измельчение используется
при подготовке полезных ископаемых
к сухим способам обогащения и при
подготовке вспомогательных матери-
алов при окомковании и агломера-
ции концентратов, подготовке мате-
риалов для металлургического произ-
водства, при подготовке реагентов
для флотации и т.д.
Отличительной особенностью
конструкции стержневых мельниц
594
сухого измельчения (рис. 1.52) являет-
ся устройство разгрузочных окон на
разгрузочном конце цилиндрической
части барабана или по периферии
разгрузочной крышки, что вызвано
необходимостью повышения транс-
портирующей способности мельницы
и для снижения уровня заполнения
барабана измельчаемым материалом.
Мельницы этого типа предназначе-
ны для открытоциклового измельче-
ния хрупких и крепких материалов до
крупности 5—1 мм и ниже.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Основные параметры стержневых
мельниц сухого измельчения приве-
дены в табл. 1.39.
Шаровые мельницы с разгрузкой
через торцовую решетку (рис. 1.53)
аналогичны по конструкции шаро-
вым мельницам мокрого измельче-
ния.
Основные параметры шаровых
мельниц сухого измельчения с раз-
грузкой через торцовую решетку при-
ведены в табл. 1.43.
Рис. 1.52. Стержневая мельница 2100x3000 для сухого измельчения с разгрузкой через
окна в разгрузочном конце барабана
Рис. 1.53. Шаровая мельница 1500x1600 завода «Строммашина» для сухого измельче-
ния с разгрузкой через решетку:
/ — барабан; 2 и 3 — загрузочная и разгрузочная цапфы с защитными втулками, 4 — разгрузоч-
ное устройство (решетка, элеваторный подъемник и разгрузочный конус); 5 — приводная и
разгрузочная камера, 6 — разгрузочные окна; 7 — приводной вал; 8 — муфта, 9 — редуктор;
10— электродвигатель
Сепарационные шаровые мельницы
ШБМ используются для сухого из-
мельчения и для одновременного су-
хого измельчения и сушки различных
материалов и угля в замкнутом цик-
ле с воздушными сепараторами.
595
СП
чо
o\
14600
Рис. 1.54. Однокамерная сепарационная шаровая мельница ШБМ-3700х8500 для сухого измельчения совместно с подсуш-
кой измельчаемого материала:
1 — барабан; 2 и J— загрузочный и разгрузочный патрубки; 4 — венцовая шестерня; 5 — приводная вал-шестерня; 6 — зубчатые полумуф-
ты; 7 — промежуточный вал; 8 — электродвигатель
Глава 1, Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.43
Основные параметры шаровых мельниц для сухого измельчения
Параметры Шаровые мельницы с разгруз- кой через торцовую решетку Шаровые с разгрузкой через окна в цилиндрической части барабана у разгрузоч- ной крышки 2700x1450
900x1800 1500x1600 1500x5600
Диаметр барабана, мм 900 1500 1500 2700
Длина барабана, мм 1800 1600 5600 1450
Рабочий объем, м3 1,0 2,2 8,0 7,1
Частота вращения барабана, мин“* 42 30 29 20,5
Мощность электродвигателя, кВт 20 55 125 55
Масса, т: шаровой загрузки мельницы (без двигателя и шаров) 1,6 _3;7 3 14,9 11 37 2,5 23,6
На рис. 1.54 показана однокамер-
ная сепарационная шаровая мельни-
ца ШБМ-3700х8500 с рабочим объе-
мом барабана 90 м3 и мощностью
электродвигателя 2000 кВт, исполь-
зуемая для тонкого сухого измельче-.
ния алунитов средней крепости круп-
ностью 35—0 мм.
Основные параметры некоторых
сепарационных мельниц приведены
в табл. 1.44.
Мельницы для сухого самоизмельчения
используются для переработки разно-
образных крупнокусковых материалов,
в том числе и руд, при производстве из
них тонкоизмельченных сухих порош-
кообразных продуктов или продуктов,
направляемых для сухого обогащения.
Мельница для сухого самоизмель-
чения МСС-5700х1850 показана на
рис. 1.55, а ее основные параметры
приведены в табл. 1.40.
Эффективность измельчения в
различных измельчительных установ-
ках характеризуется:
энергетическим показателем
(т/кВт ч) — удельной производитель-
ностью установки на 1 кВт-ч потреб-
ляемой энергии
= (1.37)
технологическим показателем
(т/м3-ч) — удельной производительно-
стью мельниц по исходному питанию
<?0=(?0/Г0. (1.38)
Для характеристики измельчи-
тельных установок или характеристи-
ки физико-механических свойств из-
мельчаемых материалов использует-
ся показатель удельного расхода элек-
троэнергии (в кВт-ч) на 1 т измель-
ченного материала (кВт ч/т)
(1.39)
Частота вращения барабана зави-
сит от его диаметра и наивыгодней-
шего угла отрыва мелющих тел
0,378 2,38 ,пч
«с =-Тв~' ю=_7к (1-40)
где пс — частота вращения барабана,
об/с;
со — угловая скорость мельницы,
рад/с;
D — внутренний диаметр корпуса
мельницы, D = 2R, м.
Для мельниц с футеровкой бро-
неплитами каблучковой формы
26
n~^Tj) об/мин. (1.41)
597
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.44
Основные параметры однокамерных сепарационных шаровых мельниц
Параметр ШБМ-207/265 ШБМ-250/300 ШБМ-287/470 ШБМ-370/850 200/520 280/550 300/650
Диаметр барабана, мм 2070 2500 2870 3700 2000 2800 3000
Длина камеры измельчения, мм 2650 3900 4700 8500 5200 5500 6500
Наибольшая крупность кусков мате- риала в питании, мм, нс более 60 60 60 60 20 20 20
Необходимая мощность электродви- гателя, кВт 155 380 500 2000 110 365 630
Масса мельницы с измельчающими телами (без электродвигателя), т 40,5 77,8 - 87 — 39,5 98,7 125,7
Рис. 1.55. Барабанная мельница для сухого рудного самоизмельчения 5700x1850 УЗТМ:
1 — загрузочная воронка; 2 — подшипники; 3 — барабан; 4 — торцовая крышка; 5 — отража-
тельные кольца (дефлекторы); 6 — футеровка; 7 — разгрузочная цапфа; 8 — разгрузочная защит-
ная втулка
Производительность мельниц за-
висит от размера барабана, частоты
вращения, коэффициента заполне-
ния барабана мелющими телами,
крупности мелющих тел и поступа-
ющего материала и других факторов.
Производительность связана с тони-
ной помола, которая характеризует-
ся количеством продукта в т/ч или
в м’/ч при определенном остатке
(в процентах) на сите № 009 или дру-
гом сите.
Известно, что наивыгоднейший
коэффициент заполнения мельницы
мелющими телами находится в пре-
делах ср = 0,26 + 0,32.
598
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Производительность шаровых
мельниц по Товарову:
[с Л0,8
р-i Й7*„„т/ч, (1.42)
где V — внутренний полезный объем
мельницы, м3;.
G — масса мелющих тел, т;
D — внутренний диаметр мельни-
цы (в свету), м;
К — поправочный коэффициент,
учитывающий тонкость помола
(табл. 1.45);
q — удельная производительность
мельницы в т на 1 кВт-ч. полезной
мощности (табл. 1.46);
А1сл “ коэффициент, учитываю-
щий увеличение производительнос-
ти при аспирации мельниц.
Для углеразмольных мельниц при
D = 1,7+3,0 м, L/D = 1,5+2,0 произво-
дительность
' Qn = т/ч, (1.43)
где с — коэффициент размолоспособ-
ности (с = 0,9 + 2,0).
Таблица 1.45
Значение поправочного коэффициента К
Остаток на сите № 008 2 5 8 10 12 14 16 18 20
К 0,59 0,77 0,91 1,0 1,09 1,17 1,25 1,34 1,42
Таблица 1.46
Удельная производительность мельницы ^-103 в т/кВт-ч
Материал « П омол
мокрый сухой
Мергель с сопротивлением размолу: высоким средним низким 40—60 70—90 100—120 40—50 60—70 80—100
Шихта из известняка и глины с сопротивлением размолу: высоким средним низким 50—70 70—90 100—150 50—60 70—80 80—100
Клинкер — 36—40
Шлаки — 35—40
Опока, трепел 50—60
Песок кварцевый J 30
Получение расчетной производи-
тельности связано с правильным вы-
бором размеров мелющих тел. Диаметр
стальных шаров dw можно определить
по формуле (для dul = 12,5 + 100 мм):
< = 28^ мм, (1.44)
где dK — диаметр максимального по-
ступающего куска, мм.
Вибрационные мельницы
Вибрационные мельницы приме-
няют при особо тонком измельчении
материалов в производстве железобе-
тонных деталей, керамики, стекла,
блоков и других видов изделий.
Эти мельницы можно использовать
и для обычного тонкого измельчения,
599
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
однако в этом случае их эффектив-
ность немногим превышает эффектив-
ность обычных шаровых мельниц.
Вибрационные мельницы по кон-
струкции делят на два типа:
1) инерционные (рис. 1.56), в ко-
торых вибрация корпуса вместе с ме-
лющими телами и материалом вызы-
вается центробежными силами инер-
ции, возникающими при вращении
дебаланса, установленного эксцент-
рично по отношению к оси вращения;
2) гирационные, в которых кру-
говое качание корпуса мельницы с
мелющими телами и материалом осу-
ществляется благодаря вращению
эксцентрикового вала, вмонтирован-
ного в корпус мельницы. Эти мель-
ницы распространения не получили
и поэтому здесь не рассматриваются.
Коэффициент заполнения корпу-
са мельницы мелющими телами ра-
вен 0,7—0,8.
Области применения вибрацион-
ных мельниц:
1) рациональная — измельчение
материалов до размеров основной
массы частиц менее 60 мкм;
2) эффективная — измельчение
материалов до размеров основной
массы частиц менее 10—20 мкм;
3) особо эффективная, практи-
чески недостижимая в наиболее рас-
пространенных мельницах (шаровые,
роликовые, ударные и т.д.), — из-
мельчение частиц до размеров менее
1—3 мкм.
Техническая характеристика мель-
ниц конструкции ВНИИНСМ при-
ведена в табл. 1.47.
Рис. 1.56. Вибрационная мельница:
/ — корпус; 2 — вибратор; 3— опорная рама; 4 — пружины, 5 — дебалансный вал
Мельницы ударного действия
Область применения мельниц
ударного действия — грубый и тон-
кий помол пород мягких и средней
прочности, подаваемых в мельницу
кусками небольших размеров.
600
В промышленности строительных
материалов быстроходные молотковые
мельницы применяют в основном для
помола таких материалов, как глина,
гипс, мягкие каменные угли, комовая
известь и т.п. В этих мельницах можно
также вести помол влажных материа-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
лов с одновременной их подсушкой. В
гипсовой промышленности эти мель-
ницы используют для одновременно-
го помола, сушки и обжига гипса. Ма-
териал в этих мельницах измельчается
за счет ударов молотков о материал, а
также материала о броню.
По конструкции мельницы этого
типа можно разбить на три группы:
1) аэробильные мельницы с же-
стко укрепленными молотками
(рис. 1.57);
2) шахтные мельницы с шарнир-
но подвешенными молотками
(рис. 1.58);
3) мельницы корзинчатого типа —
дезинтеграторы (рис. 1.59).
Предельная начальная температу-
ра сушильного агента для мельниц, не
имеющих охлаждаемых валов, до
350 °C, а для мельниц, имеющих во-
дяное охлаждение вала, 450 °C. При
подсушке влажных углей рекоменду-
ется температура 250—300 °C. Темпера-
тура аэросмеси на выходе из шахты
практически колеблется в пределах SO-
TO °C. По условиям взрывобезопаснос-
ти температура на выходе из шахты
допускается для бурых углей — до
100 °C, для каменных углей — до 130 °C.
Рис. 1.57. Аэробильная молотковая мельница:
1 — тарельчатый питатель; 2 — ротор с билами; 3 — вентилятор; 4 — сепаратор; 5 — диски
ротора; 6 — била; 7 — загрузочные рукава; 8 — труба воздушного сепаратора; 9 — труба для
возврата крупных частиц в мельницу
601
Техническая характеристика вибрационных мельниц
Таблица 1.47
Элементы характеристики Модель
Ml 0-3 М50-3 М200-1.5 М230-1,5 М400-1,5 Ml 000-1 М200-1 М2700-0,6
Объем корпуса в № 0,01 0,05 0,2 0,23 0,4 1 2 2,7
Частота колебаний в 1 сек 50 50 25 25 25 16 16 10
Амплитуда колебаний влИСГ3 3 4 3 4 3,5—4,5 7 14
Дебалансный момент в н-м 130 340 1400—1700 650—700 2400—2850 — — i
Масса мелющих тел в кг: стальных шаров или роликов 36 185 740 740 1480 — 1 -
фарфоровых шаров 11 60 240 240 480 — —м
Масса измельчаемого материала в кг — — 80 80 140 —
Масса без мелющих тел в кг 1100 — 1330 6300 10400 13300
Мощность электродвигателя в кВт (считая по сухому помолу стальными мелющими телами) 4,5 10 14 28 28 160 320 420
Производительность в кг/ч 20 100 350 500 1200 4000 6000—10000 9000—15000
Габаритные размеры: вл<: длина 1,1 1,3 2,3 2,3 2,4 3,8 4,7 6,9
ширина 0,5 0,6 1,1 0,8 0,9 2,5 2,6 2,7
высота 0,8 —0,7— Ы 1 1 1,8 1,6 2,8
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть'IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
О\
о
Lu
Рис. 1.58. Шахтная мельница:
а — конструкция: 1 — вал ротора; 2 — подшипники вала ротора; 3 — ротор; 4 — приемный канал для поступающего потока газов; 5 —
била; б — схема устройства: 1— труба для приема измельчаемого материала, 2 — шахта; 3 — ротор; 4 — выходной канал, 5 — била
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.48
Техническая характеристика аэробильных мельниц завода «Комега»
Элементы характеристики Тип
А Б
Производительность по донецкому тощему углю при остатке 12 % на сите № 009 в кг/ч 2500 5000
Расход воздуха в мЬч 6000 8000
Диаметр ротора по билам в лг 0,855 1,045
Допустимый подогрев воздуха в град, не выше 400 400
Мощность электродвигателя в кВт 50 90
Число оборотов электродвигателя в 1 сек 24,2 24,2
Габаритные размеры в м: длина ширина высота с сепаратором 2,044 2,145 4,059 2,324 2,44 4,997
Масса мельницы в т 6,855 _
Примечание. Допустимая начальная температура газов 400 °C. Напор для внешней сети
при температуре 600 °C составляет 1600 Па
Таблица 1.49
Техническая характеристика шахтных мельниц завода «Комета»
Элементы характеристики Модель
ШМА- 800/391 ШМА- 1000/470 ШМА- 1000/707 ШМА- 1300/944 ШМА- 1500/1181 ШМА- 1500/1655
Диаметр ротора в м 0,8 1 1 1,3 1,5 1,5
Длина ротора по наружной грани бил В Л( 0,391 0,47 0,707 0,944 1,181 1,655
Число оборотов вала в 1 сек 16 16 16 12,1 12,1 12,1
Окружная скорость бил в м/сек 40,2 50,2 50,2 49,7 57,4 57,4
Число бил: по окружности по длине 3 5 4 6 4 9 4 12 6 15 6 21
Мощность электродвигателей в кВт 30 45 75 125 • 175 250
Габаритные размеры в м: длина ширина высота 0,91 1,505 0,885 1,12 1,675 1,09 1,19 1,915 1,09 1,42 2,329 1,4 1,62 2,63 1,6 1,624 3,408 1,6
Масса мельницы без электродвига- теля в т 2,1 2,7 3,1 5,11 7,6 9,8
Техническая характеристика аэро-
бильных и шахтных мельниц приве-
дена в табл. 1.48 и 1.49.
Дезинтеграторы применяют для
измельчения зернистых мелкокуско-
вых материалов влажностью до 9—
10 %: сухой глины, комовой извес-
604
ти, трепела, мела, мягкого извест-
няка и других мягких материалов.
При влажности материала более
10 % производительность машины
снижается.
На валу дезинтегратора (рис. 1.59)
насажены литые ступицы для креп-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ления дисков с двумя рядами цилин-
дрических пальцев. Вал ротора вра-
щается в сферических самоустанав-
ливающихся роликоподшипниках.
Тонкость помола в дезинтеграторе
зависит от величины загружаемых кус-
ков материала, числа рядов пальцев-
бил и скорости их вращения..Более
тонкий помол достигается за счет уве-
личения числа рядов бил на роторе,
увеличения числа оборотов ротора и
уменьшения крупности подаваемого
материала.
Производительность корзинчатых
мельниц зависит от числа оборотов
корзин, основных ее размеров (дли-
на, ширина), степени измельчения
материала, крупности поступающих
на дробление кусков материала, влаж-
ности материала, прочности дробимых
кусков и равномерности питания.
Мощность, потребляемая дезин-
тегратором, определяется свойствами
дробимого материала и скоростью
вращения корзины (формулы для вы-
числения производительности и мощ-
ности, потребляемой дезинтегратора-
ми, отсутствуют).
Техническая характеристика дезин-
теграторов, изготовляемых отечествен-
ными заводами, приведена в табл. 1.50.
Аэродинамические (струйные)
мельницы
Струйные мельницы предназначе-
ны для тонкого измельчения: глинозе-
ма, магнезита, талька, слюды, мела,
графита, известняка, полевого шпата,
кварца, глины и других материалов.
В струйных мельницах происходит
«самоизмельчение» материала, при-
чём, для разгона частиц материала
используются потоки газа со сверх-
звуковыми скоростями истечения. В
этом случае резко повышается удель-
ная производительность мельниц,
снижается удельный расход металла
на износ.
Рис. 1.59. Дезинтегратор;
I, 2 — приводной вал; 3, 4 — ступицы; 5, 6 — диски; 7 — пальцы; 8 — кольцо; 9, 10 — стойки;
II — винт; 12 — маховичок для выдвижения стойки 10 и вала
605
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.50
Техническая характеристика дезинтеграторов
Элементы характеристики 15-1 СМ-967 СМ-937 138
Диаметр наружной корзины в мм 1000 1350 440 1255
Число оборотов корзин в 1 сек 11,7 10,8 17—13,4 10
Размер поступающих на дробление кусков в ММ До 100 До 30 25 10—80
Производительность по глине влаж- ностью до 8 % в т/ч 6 10 2 8—10
Установленная мощность электро- двигателей в кВт 18,5 29 4,5 28
Габаритные размеры в м: длина ширина высота 2,76 1,84 1,74 6,61 2,505 3,043 1,1 1,05 0,886 3,5 1,79 1,74
Масса в т 3,78 9,5 0,445 3,78
Примечание. Дезинтегратор 15- бивания комков увлажненных порошке ных смесей; СМ-937 — для измельчени предназначен для измельчения пластичных материалов и раз- юбразных материалов, СМ-967 — для приготовления силикат- я фарфоровых масс; 138 — для измельчения сухой глины.
К недостаткам струйных мельниц
следует отнести их большую энерго-
емкость по сжатому воздуху и необ-
ходимость в предварительном мелком
измельчении материала (до 1+6 мм).
Кроме того, струйные мельницы тре-
буют применения специальных мер
для уменьшения производимого ими
шума при работе.
Средний размер продукта 2+10 мкм.
Производительность мельниц дости-
гает 30 т/ч. Удельный расход воздуха
3+13м3/кг, а перегретого пара 4,6+
+8,5 кг/кг.
Струйные мельницы подразделя-
ются на мельницы с вынесенным пы-
леразделителем и на мельницы с со-
вмещенным помолом и пылеразделе-
нием. По конструктивному принци-
пу различают мельницы: с плоской
горизонтальной помольной камерой;
с вертикальной трубчатой помольной
камерой; с размольной трубой; с про-
тивоточной камерой.
Применять струйные мельницы
целесообразно тогда, когда требует-
606
ся получить предельно тонкоизмель-
ченный, незагрязненный продукт.
На рис. 1.60 представлена конструк-
ция струйной мельницы, а в табл. 1.51
техническая характеристика этих
мельниц.
Каткова-тарельчатые мельницы
Наибольшее распространение
данный тип мельниц получил в про-
изводстве строительных материалов.
Традиционно катково-тарельчатые
мельницы в данной отрасли называ-
ются среднеходными мельницами.
В конструктивном отношении раз-
личают:
а) среднеходные шаровые мель-
ницы с одним (рис. 1.61) или двумя
рядами шаров (типа Фуллер);
б) среднеходные валковые гори-
зонтальной (рис. 1.62) или конусной
(рис. 1.63) тарелкой с пружинным
нажатием валков (роликов);
в) кольцевые мельницы (рис. 1.64);
г) ролико-маятниковые мельницы
(рис. 1.65).
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Все типы среднеходных мельниц
эффективно работают при помоле
мягких и средней прочности неабра-
зивных материалов. Применение этих
мельниц для помола твердых абразив-
ных материалов не рекомендуется
вследствие быстрого износа дорого-
стоящих шаров и колец.
Техническая характеристика струйных мельниц
Таблица 1.51
Элементы характеристики Модель
1С 2С ЗС-06 6СП-1 6СП-2
Производительность в кг/ч 0,5 5 300 2500 10000
Размер частиц исходного материала в мкм — 200 3000 — —
Расход сжатого воздуха в л//ч (при давлении 0,7 Мн/ь?) 30 300 500 • — —
Установленная мощность в кВт 0,52 1,7 7,2 100 400
Габаритные размеры вл/:
длина 1,34 2 3,56 — —
ширина 0,6 1 2,1 — —
высота 0,6 2,35 4,3 — —
Масса в т 0,072 0,47 1,565 — —
Рис. 1.60. Струйная мельница:
1 — бункер; 2 — напорное сопло; 3 — кольцо; 4 — камера; 5 — эжектор; 6 — люк
В среднеходных (центробежных)
шаровых мельницах материал загру-
жают в воронку, откуда он попадает
на вращающееся кольцо, в котором
расположены шары, являющиеся
размалывающими телами. Измель-
ченный материал или ссыпается
вниз в разгрузочную воронку и да-
лее поступает на грохот, или выно-
сится воздушным потоком вверх че-
рез проходной сепаратор. Шары на
беговой дорожке укладывают почти
вплотную друг к другу с зазором
между ними 15—20 мм.
При вращении вертикального вала
(рис. 1.61) приводятся в движение
нижнее кольцо и стальные тяжелые
шары диаметром 200—300 мм, кото-
607
Глава 1 Оборудование для механических методов переработки отходов
рые своим весом, а также вследствие
развивающейся центробежной силы
измельчают поступающий сюда ма-
териал. Среднеходные шаровые мель-
ницы строят как с одним рядом ша-
ров, так и с двумя и тремя рядами,
расположенными один над другим.
Тонкость помола материала в шаро-
вых среднеходных мельницах можно
регулировать путем изменения нажи-
ма пружин на верхнее кольцо, не
останавливая самих мельниц.
Рис. 1.61. Среднеходная шаровая мель-
ница:
1 — опорное кольцо; 2 — шары; 3 — редук-
тор, 4 — нажимное кольцо; 5 — пружина; 6 —
питатель, 7 — течка; 8 — патрубок для входа
газов; 9 — сепаратор; 10— патрубок для выхо-
да аэросмеси
Таблица 1.52
Техническая характеристика среднеходных шаровых мельниц
Диаметр кольцевого желоба в м Размер поступающих в мельницу кусков в мм Приблизительная п тельность в кг/ч пр помола, соответств татку на сите № роизводи- и тонкости ующей ос- 009 15% Число оборотов обойм (колец) в 1 сек Потребляемая мощ- ность в кВт Масса мельни- цы в т
мягкие ма- териалы материалы средней прочности прочные материалы мягкие ма- териалы материалы средней прочности прочные материалы
0,61 19 500 485 5 9,2 12 — 3,6
0,84 19. — 2000 1000 3,5 23,5 26—29 47
1 06 25 — 4000 2000 2,67 — 40 44—55 14,3
1,45 32 — ' 9000 4500 2,17 — 83 92—110 27,3
Примечание. Мягкие (слабые) материалы: мел, глина, полевой шпат, гипс, каолин, комовая
известь; материалы средней прочности- уголь, известняк, барит, фосфат, прочные материалы:
известняки с пределом прочности 200—250 Па.
608
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.62. Среднеходная валковая (роликовая) мельница с горизонтальной тарелкой:
1 — тарелка; 2 — ролики; 3 — пружина нажатия роликов; 4 — подпорное кольцо; 5 — воздушная
коробка; 6 — карманы для отходов; 7 — редуктор; 8 — кольцевой канал для прохода воздуха
Техническая характеристика сред-
неходных шаровых мельниц приведе-
на в табл. 1.52.
Среднеходная мельница типа
Фуллер обычно работает в замкнутом
цикле. Температура сушильного аген-
та 250 °C. Необходимость иметь высо-
кие скорости для обеспечения выно-
са, продукта помола требует приме-
нения высоконапорных вентиляторов
(5-6) 103 Па.
Среднеходную валковую (ролико-
вую) мельницу Леше (рис. 1.62) с го-
ризонтальной тарелкой применяют
для размола таких материалов, как
гипс, полевой шпат, графит, мергель,
тальк, известняк, глина. Она пред-
ставляет собой вращающуюся тарел-
ку, по которой катятся сидящие на
неподвижных осях валки (ролики).
Мельница работает по принципу раз-
давливания и частично истирания.
609
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Материал загружается на враща-
ющуюся тарелку (рис. 1.62) и измель-
чается. Давление, необходимое для
раздавливания материала валками,
создается с помощью нажимных пру-
жин. Сбрасываемые с тарелки цент-
робежной силой частицы измельчен-
ного материала подхватываются по-
током воздуха и уносятся вверх в се-
паратор, расположенный над мель-
ницей. Отсепарированные крупные
частицы выпадают на тарелку, где и
домалываются. Размалывающие вал-
ки снабжены сменными бандажами,
а вращающиеся тарелки бронирова-
ны съемными плитами. Для помола
прочного и абразивного материала
валковые мельницы не рекомендует-
ся использовать вследствие быстрого
износа валков и тарелки. Основные
сведения о среднеходных валковых
мельницах с горизонтальной тарел-
кой приведены в табл. 1.53.
Среднеходные валковые мельницы
с конусной тарелкой (табл. 1.54) рабо-
тают под разрежением. В этих мельни-
цах вращается чаша с кольцом, к ко-
торому прижимаются ролики. Ролики
свободно вращаются на валах, качае-
мых около неподвижных осей и при-
жимаемых рычагами с пружинами к
вращающемуся кольцу (рис. 1.63).
Таблица 1.53
Техническая характеристика среднеходных валковых мельниц
с горизонтальной тарелкой и пружинным нажатием валков
Элементы характеристики Модель
МЛ-6 МЛ-8 МЛ-10 МЛ-12 МЛ-16
Диаметр тарелки в мм 641 841 1040 1240 1630
Размеры валка в мм-. диаметр длина 484 125 604 160 764 200 967 250 1200 315
Число оборотов тарелки в 1 сек 1,5 1,25 1,05 0,885 0,75
Максимальное давление одного валка в кн 45 80 140 250 450
Мощность электродвигателей в кВит. мельницы питателя вентилятора сепаратора 22 2 10 2 40 2 18 3 70 2 35 4 130 3 65 5 240 3 125 7
Общая установочная мощность в кВт 36 63 111 203 375
Общая потребляемая мощность в кВт 24/28 40/53 85/100 143/200 285/360
Производительность мельницы в т/ч по углю: при К = 1,43 при К = 1 1,6 2,8 1,12 1,96 3,2 5,3 2,24 3,71 6,1 10 4,27 7 И 20 7,7 14 22 36 15,4 259
Удельные расходы энергии в втч! кг при К = 1 и остатке 10 % на сите № 009 21,5 20,8 20 18,6 18,5
Масса установки в т 5,5 9,6 16,7 24,5 50,2
Примечание. Над чертой — данные при остатке 10 % на сите № 009, под чертой - татке 20 % на том же сите. — при ос-
610
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.54
Техническая характеристика среднеходных валковых мельниц
с конусной тарелкой
Марки мельницы Диамст р в Число валков По1рсблясмая мощ- . ность(мельница + вентилятор)в кВт Производительность в т/ч
тарелки валка при К “1,43 при К = 1
ВМ-443 1,22 0,443 3 98 5,45 3,82
ВМ-483 1,37 0,483 3 145 8.19 3,75
Примечание. Данные по производительности относятся к углю при крупности загружае- мых кусков 10 мм и при помоле до остатка в 25 % на сите № 009 Температура сушильного агента на входе допускается до 315 °C
Подаваемый в центр чаши мате-
риал под действием центробежной
силы поступает под ролики и пере-
сыпается через край чаши. Воздух,
омывающий чашу снизу, захватыва-
ет размолотый материал и уносит его
в проходной сепаратор, где крупная
фракция отделяется от мелкой и воз-
вращается в чашу на повторный по-
мол. Мелкая фракция (готовый про-
дукт) осаждается в циклоне.
Кольцевая мельница фирм «Кент»
и «Рем» состоит из вертикального
вращающегося кольца и трех валков
с неподвижными осями (рис. 1.64,
табл. 1.55). Эти мельницы применяют
для размола угля, гипса, извести,
фосфорита, магнезита, известняков
средней прочности. Два нижних вал-
ка прижимаются к кольцу с помощью
пружин, а третий (верхний) валок,
являясь приводным, соединяется с
электродвигателем. От него вращение
фрикционно передается кольцу и от
кольца — нижним валкам, где в ос-
новном измельчается материал.
Таблица 1.55
Техническая характеристика среднеходных кольцевых мельниц фирмы «Кент»
Элементы характеристики Тип
65 80 100 125 150 215
Производительность в кг/ч при помоле угля: при К = 1,43 700 1000 1600 2500 4000 8000
1100 1700 2600 4000 6000 10000
при К = ! 490 700 1000 1750 2800 5600
770 1190 1820 2800 4200 7000
Число оборотов кольца в 1 сек 3,5 3,17 2,83 2,58 2,34 1,84
Мощность электродвигателя мельницы в кВт 6 9 15 20 35 60
11 16 25 35 • 50 90
Масса мельницы и сепаратора в т 1.5 3 4 8 13 30
Удельный расход энергии в Вт ч/кг при по- моле угля при остатке 10 % на сите № 009: при К = 1,43 8,56 9 9,37 8 8,75 7,5
при К = 1 12,2 12,85 15 11.5 12,5 11,7
Примечания: 1. Над чертой —данные при остатке 10 % на сите № 009, под чертой — при
остатке 20 % на том же сите.
2. Данные но абсолютным и удельным расходам энергии нс включают расхода энергии на
вентилятор и питатель, который составляет 60—70 % мощности, потребляемой мельницей.
3. Наибольшая крупность кусков, поступающих в мельницу, 15—25 мм.
611
Рис. 1.63. Среднеходная мельница с пружинным нажимом валков (роликов):
7, 2— вращающаяся чаша с рабочим кольцом, 3 — ролик; 4 — ось ролика; 5 — ось прижимного рычага; 6— прижимной рычаг; 7 —
пружина прижима ролика к рабочему кольцу; 8— проходной сепаратор
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.64. Кольцевая мельница:
1 — металлический кожух; 2— ролики (один из трех является приводным); 3 — пружина; 4 — рабочее
колесо; 5 — коромысло; 6 — вал приводного ролика; 7 — приемная воронка; 8 — рабочая камера
Рис. 1.65. Ролико-маятниковая мельница:
1 — вертикальный вал; 2 — крестовина; 3 — маятники; 4 — вращающиеся ролики; 5 — непод-
вижное кольцо; 6 — барабанный питатель; 7 — воздушный коллектор •
613
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Ролико-маятниковые мельницы
(табл. 1.56) применяют лля измельче-
ния гипсового камня, глины, графи-
та, каолина, мела, угля и других ма-
териалов мягких и средней прочности.
Помол материала в этих мельницах
осуществляется роликами путем раз-
давливания и частичного истирания.
Таблица 1.56
Техническая характеристика ролико-маятниковых мельниц
Элементы характеристики Модель (номер)
СМ-493А 2 3 4 5 6
Внутренний диаметр рабочего колеса вл» 1,09 — — — — —
Высота рабочего колеса в м 0,19 — — — — —
Диаметр рабочего ролика в м 0,4 — — — — --
Наибольший размер загружаемого куска в мм 20 20 20 25 25 25
Число оборотов вертикального вала в 1 сек 1,92 — — — — —
Мощность электродвигателя в кВт'. мельницы вентилятора суммарная 55 36 91 14,7 11 25,7 29,44 22 51,44 73,6 36,8 110,4 147,2 73,6 220,8 220,8 110,4 331,2
Производительность при помоле угля при К - 1 и остатке 15 % на сите № 009 в кг/ч До 10000 960 2000 4100 9350 15250
Удельный расход энергии в Btn-ч/кг при по- моле до остатка 15 % на сите № 009: угля (по Таггарту) известняка средней твердости — 26,7 20,4 25,7 16,8 26,9 16 23,5 15 21,7
Ролики подвешены шарнирно на
крестовине, которая закреплена на
вертикальном валу мельницы
(рис. 1.65). При вращении вала и кре-
стовины под действием центробеж-
ной силы ролики прижимаются к
кольцу, измельчая при этом матери-
ал. Измельченный материал воздуш-
ной струей увлекается в верхнюю
часть мельницы, над которой разме-
щен воздушный сепаратор
1.1.6. Измельчители ТБО
Дробилка для компоста.
Для измельчения компоста, про-
шедшего контрольный грохот пред-
назначена молотковая дробилка с вер-
тикальным валом КМ-001 (рис. 1.66).
Дробилка состоит из загрузочно-
го бункера, выполненного в виде усе-
ченного конуса, цилиндрического
614
корпуса, ротора с билодержателями
и билами, разгрузочного диска и при-
вода. Все узлы дробилки с приводом
смонтированы на общей станине.
Ротор установлен внутри корпуса
вертикально и вращается в подшип-
никовых опорах. Вращение ротора
осуществляется от фланцевого элек-
тродвигателя с вертикальным валом
через клиноременную передачу.
Корпус выполнен в виде цилинд-
ра с внутренним диаметром 1216 мм
и состоит из трех частей: полуцилин-
дра и двух секторов по 90° каждый.
Секторы укрепляются на осях и име-
ют возможность поворота, что обес-
печивает раскрытие корпуса. В верхней
расточке корпуса крепят восемь смен-
ных футеровочных плит из марганцо-
вистой стали Г13Л, предназначенных
для защиты корпуса от истирания.
Часть IX Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.66. Дробилка для компоста КМ-001:
1 — верхний диск; 2 — подшипник; 3 — била с билодержателями, 4 — вал ротора, 5 — разгру-
зочный диск; 6 — цилиндрический корпус; 7 — клиноременная передача; 8 — фланцевой элек-
тродвигатель
Для защиты билодержателей от
износа над рабочей зоной ротора рас-
положены верхние оребренные полу-
диски.
Для эвакуации дробленого компо-
ста под рабочей зоной ротора распо-
ложены нижние оребренные полудис-
ки. Наличие оребрения позволяет бо-
лее эффективно направлять матери-
ал в рабочую зону и удалять его пос-
ле дробления.
Рабочим органом дробилки, ак-
тивно измельчающим компост, явля-
ются молотки (билы), выполненные
из Ст.40 с наплавкой из порошковой
стали ПП-АН-170.
Техническая характеристика дро-
билки для компоста КМ 001 приве-
дена в табл. 1.57.
Мельницы для компоста
Для измельчения компоста, дове-
дения содержания стекла в нем до тре-
бований технических условий (ТУ на
компост, вырабатываемый на мусоро-
перерабатывающих заводах, утверж-
денные Минсельхозпродом РФ. АКХ,
М. 1996) на Первом С.-Петербургс-
ком заводе МПБО используют шахт-
ные мельницы М МТ-1300/2030/740 и
ММА 1500/1670/735М, выпускаемые
Сызраньским и Черновицким маши-
ностроительными заводами. Конст-
руктивно данные мельницы анало-
гичны шахтной мельнице, приведен-
ной на рис. 1.58.
Эксплуатация подтвердила прин-
ципиальную работоспособность мель-
ниц. Определено, что на компосте
влажностью менее 40 % оба типа мель-
ниц работают одинаково, на компос-
те влажностью 40—50 % лучше рабо-
тает мельница ММА 1500/1670/735М.
Шахтная мельница представляет со-
бой молотковую дробилку с горизон-
615
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
тальным валом, материал из которой
удаляется восходящим потоком воз-
духа. Корпус мельницы монтируется
на отдельном от двигателя фундамен-
те и соединяется с двигателем через
втулоч но-пальцевую упругую муфту.
Ротор мельницы вращается в опор-
но-упорном (со стороны муфты) и
опорном подшипниках. На роторе ус-
тановлены шарнирно билодержатели
и билы. Изнутри к корпусу крепят
съемные бронеплиты. Со стороны за-
грузки в корпусе предусмотрены зак-
рывающиеся люки для ревизии и сме-
ны бил и билодержателей. С противо-
положной стороны расположен люк
для изъятия случайно попавших в дро-
билку тяжелых предметов.
Таблица 1.57
Техническая характеристика дробилки для компоста КМ-001
Показатель Значение
Производительность, т/час 10—25
Диаметр ротора по крайним точкам бил, мм 1000
Внутренний диаметр футеровки, мм 1020
Число бил, шт. 6 или 12
Частота вращения, мин-1: ротора дробилки вала двигателя 1000’ 1470
Мощи, электродвигателя, кВт: установленная потребляемая 100 50—100
Габариты, мм: длина ширина высота 3295 2000 2250
Масса, кг 3500
В аксиальной мельнице боковые
стенки (со стороны подшипников)
выполнены наклонными для подачи
воздуха; в тангенциальной мельнице
воздух подается со стороны загрузки.
С подающего конвейера компост сбра-
сывается плужковым сбрасывателем в
лопастной питатель, задача которого
заключается в предотвращении выхо-
да воздуха и обратного выброса мате-
риала. Из питателя материал сбрасы-
вается в мельницу. Дробленые части-
цы потоком воздуха направляются в
вертикальную шахту и далее в цик-
лон, где оседают и затем попадают на
общий конвейер за плужковыми сбра-
616
сывателями. Недостаточно измельчен-
ные частицы (у которых скорость ви-
тания больше скорости воздуха в вер-
тикальной шахте) возвращаются в
мельницу для доизмельчения.
Техническая характеристика мель-
ниц типа ММА приведена в табл. 1.58.
1.2. Оборудование для ,
классификации
Основным оборудованием для
классификации твердых кусковых и
зернистых материалов служат устрой-
ства, называемые грохотами.
Грохочение (рассев, отсеивание) —
процесс разделения сыпучего куско-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
вого и зернистого материала на про-
дукты различной крупности (классы)
с помощью просеивающих поверхнос-
тей с калиброванными отверстиями
(колосниковых решеток, листовых
решет, проволочных сит).
В результате операции грохочения
получаются верхний (надрешетный)
и нижний (подрешетный) продукты.
Конструкция просеивающей по-
верхности зависит от технологичес-
кого назначения грохота и условий
его работы.
Для крупного грохочения в каче-
стве просеивающей поверхности при-
меняются преимущественно колосни-
ковые решетки {рис. 1.67), набранные
из отдельных колосников.
Во избежание заклинивания кус-
ков щели должны расширяться так-
же вдоль колосников по ходу мате-
риала. Для постепенного увеличения
ширины щели от s до s' (рис. 1.67)
колосники иногда располагают вее-
рообразно. Например, при длине сек-
ции L = 2000 мм и начальной шири-
не щели s = 45 м щель на разгрузоч-
ном конце секции увеличивают как
минимум до s'> 1,25 > 55 мм. .
В подвижных грохотах, предназ-
наченных для среднего грохочения,
в качестве просеивающих поверхно-
стей применяют листовые решета,
представляющие собой металличес-
кие перфорированные листы. Отвер-
стия штампуют или просверливают.
Обычно применяют круглые отвер-
стия, реже — квадратные или пря-
моугольные.
В табл. 1.59 приведены размеры
круглых отверстий и их шаг для лис-
товых сит.
Таблица 1.58
Техническая характеристика мельниц типа ММА
Показатель Аксиальная ММА 1500/1670/735М Тангенциальная ММТ 1300/2030/740
Диаметр ротора, мм 1500 1300
Диаметр по наружным граням бил, мм 1670 2030
Активное сечение ротора, м2 2,5 2,64
Число оборотов ротора, мин"1 735 740
Число бил, шт. 98/56 68
Производительность, т/час 10—25 10—25
Мощность электродвигателя, кВт 320 320
Масса, т 18 16
Рис. 1.67. Общий вид колосниковой ре-
шетки
617
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.59
Размеры круглых отверстий и их шаг для листовых сит
1{оминальнын диаметр отверстий в свету, мм Шаг отверстий, мм, при живом сечении сит, % Толщина сита мм
40 45 50 56 63
7 10,5 10,0 — — — * 4—6
12 18,0 16,5 — — — —
15 22,5 21,0 — — — --
18 27,0 25,5 — — — 6—8
20 30,0 28,0 26,5 — — —
24 35,0 33,5 32,5 — — —
26 ' — 37,0 35,5 — — —
30 — 42,5 40,5 — — --
32 — 45,0 43,0 — — —
40 — 56,5 53,0 50 — 8—10
< 47 — — 62,5 58,0 56,0 .. —
50 — -- 67,0 63,5 60,0 —
60 — — 80,0 76,0 71,5 --
75 — — — 95,0 90,0 —
82 — — — 100 0 95,0 8—12
90 — — — 115,0 108,0 --
95 — — — 120,0 114,0 —
При мелком грохочении и обез-
воживании применяют просеиваю-
щие поверхности, собираемые из от-
дельных элементов, между которы-
ми остаются продолговатые (щеле-
видные) отверстия. Они получили
название шпальтовых решет. Основой
их является колосниковообразная
щелевая сетка из проволоки фасон-
ного сечения (ГОСТ 9074—71). Ще-
левая сетка (рис. 1.68, табл. 1.60) пред-
ставляет собой плоскую карту с глад-
кой рабочей поверхностью, собран-
ную из отдельных проволочных ко-
лосничков фасонного сечения. Колос-
нички скреплены поперечными со-
единительными шпильками (стер-
женьками), расположенными пер-
пендикулярно проволокам на опре-
деленном расстоянии друг от друга.
Рис. 1.68. Сетка щелевая из колосниково-
образных проволок фасонного (трапеци-
евидного) сечения
Различают два типа щелевых се-
ток узко щелевую (тип У) и широко -
щелевую (тип Ш). Ширина щели b для
618
сеток типа У выбирается из следую-
щего ряда 0,10; 0,12; 0,16; 0,20; 0,25;
0,30; 0,35; 0,40; 0,5; 0,6; 0,8 мм, а для
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
сеток типа Ш из ряда 0,6; 0,8; 1,0;
1,2; 1,4; 1,5; 1,6; 2,0; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8;
10; 12; 16 и 20 мм. Сечение проволо-
ки фасонного профиля (колоснич-
ков) щелевой сетки показано на
рис. 1.69.
Таблица 1.60
Размеры щелевых сеток по ГОСТ 9074—71, мм
Параметр сетки Л иаметр проволоки-заготовки, .мм
2,2 2,8 34 4,2 5,0 60 7,5
А 80 80 80 80 100 100 120
Н 14,4—14,9 16,2—16,7 16,7—17,7 18,6—19,6 24—25 27—28 33,5—35
d (предельное отклоне- ние +0,1) 8 8 8 8 10 10 10
Ь: исполнение 1 тип У тип Ш исполнение 2 тип У тип Ш исполнение 3 тип У тип Ш 0,1—0,5 0,6—10 0,1—0,5 0,6—10 0,1—0,6 0,8—10 0,1—0,6 0,8—10 0,1—0,6 0,8—10 0,25—0,8 1—10 0,25—0,8 1—10 0,25—0,8 1—10 0,5—0,8 1—10 0,5—0,8 1—10 1,2—10 1,2—10 3—20 3—20
L 400—5000
В 250—2000
Рис. 1.69. Сечение колосничков щелевой
сетки
Исполнение
Недостатком шпальтовых сит яв-
ляются их большая масса и сравни-
тельно низкая износостойкость.
Для мелкого грохочения приме-
няют главным образом проволочные
сита — металлические сетки, окан-
тованные по краям. .
Конструкция сборных сеток при-
ведена на рис. 1.70, а их характерис-
тики в табл. 1.61. Сетка рифленая
ГОСТ 3306—85, отличающаяся от
простых тканых тем, что она собира-
ется из канилированной волнистой,
т.е. предварительно рифленой, сталь-
ной проволоки. Различают основу, ко-
торую образуют продольные прово-
локи, и уток, состоящий из попереч-
ных проволок.
619
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
• Таблица 1.61
Сборные сетки (с квадратными ячейками) из стальной
рифленой проволоки по ГОСТ 3306—88
Номер сетки Номинальный‘ размер стороны ячейки в свету, мм Диаметр проволо- ки, мм Живое сечение, % Теоретическая масса 1 м2 сетки, кг Номер сетки Номинальный размер стороны ячейки в свету, мм Диаметр проволо- ки, мм Живое сечение, % Теоретическая ; масса 1 м2сетки, кг
Сетки частично рифленые — L Р 14 14,0 4,0 61 11,6
1,6 1,6 0,9; 1,0* 39 4,8 15 15,0 3,6 65 9,1
2 2,0 1,2; 1,3* 38 6,5 16 16,0 4,0 64 10,5
2,6 2,6 1,2 47 5,2 16 16,0 5,0 58 15,5
3 3,0 1,2 51 4,5 18 18,0 5,0 61 14,2
3 3,0 1,4 46 5,1 18 18,0 5,6 58 17,3
4 4,0 1,6 51 6,0 20 20,0 5,0 64 13,1
5 5,0 2,0 51 7,3 20 20,0 5,6 61 16,0
6 6,0 1,8 59 5,4 25 25,0 4,5 72 8,6
6 6,0 2,2 53 7,7 25 25.0 5,0 69 10,9
8 8,0 3,0 53 10,7 25 25,0 6,0 65 15,2
10 10,0 3,0 59 9,0 Сетки сложно рифленые — СР
12 12,0 3,0 64 7,9 32 32,0 5,0 75 8,9
13 13,0 3,0 66 7,4 35 35,0 5,0 77 8,2
16 16,0 3,6 66 8,7 37 - 37,0 5,0 78- 7,8
18 18,0 3,6 67 7,9 37 37,0 6,0 74 11,0
18 18,0 4,0 65 9,5 40 40,0 5,6 77 9,1
20 20,0 3,6 72 7,3 40 40,0 6,0 76 10,2
20 20,0 4,0 69 8,7 45 45,0 5,6 80 8,1
22 22,0 3,6 74 6,6 45 45,0 6,0 77 9.2
22 22,0 4,0 72 8,1 50 50,0 6,0 80 8,2
25 25,0 3,6 77 5,9 50 50,0 8,0 74 14,5
25 25,0 4,5 72 9,0 55 55,0 6,0 81 7,7
Сетки рифленые — Р 55 55,0 10,0 72 21,2
60 60,0 6,0 83 7,2
4 4,0 1,6 51 6,0 60 60.0 8,0 78 12,3
5 5,0 2,0 51 7,5 60 60,0 10,0 74 18,7
6 6,0 2,2 53 7,7 65 65,0 8,0 79 11,5
8 8,0 3,0 53 10,7 65 65,0 10,0 75 17,5
10 10,0 3,0 59 9,0 70 70,0 8,0 81 10,8
10 10,0 3,6 54 12,5 70 70,0 10,0 77 16,4
13 13,0 3,0 66 7,4 75 75.0 10,0 78 15,4
13 13,0 4,0 59 12,2 80 80,0 10,0 79 14,5
14 14,0 3,6 64 9,6 100 100,0 10,0 83 П,9
*П ервая цифра — основа, вторая — уток.
Шкала размеров ячеек. Для всех
проволочных сеток действительна
следующая шкала размеров ячеек
(табл. 1.62). Для контрольных сит раз-
меры квадратных ячеек приведены в
табл. 1.63.
620
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Основа
о б в
Рис. 1.70. Сборные сетки с квадратными ячейками из стальной рифленой проволоки:
а — частично рифленые; б — рифленые; в — сложно рифленые
Таблица 1.62
Шкала размеров ячеек металлических проволочных сеток
Ряд, мм
основной дополни- тельный основной дополни- тельный основной дополни- тельный основной дополни- тельный
0.04 — 0.315 — 2,5 — 20 —
— 0.042 0.335 — 2.6 21
0.045 0.355 — 2,8 22 —
— 0.048 0.375 ' 3 — 23
0,05 — 0,4 — 3,2 25 —
0.053 — 0.42 3,3 26
0,056 — 0.45 — 3,5 28 ——
— 0,06 0.475 3,8 — 30
0.063 — 0,5 —- 4 — 32 —
— 0.067 — 0,63 — 4.2 34
0.071 0,56 — 4,5 - - - 35
0.075 — 0.6 ' — 4.8 38
0.08 — 0,63 — 5 40
— 0.085 — 0.67 — 5.2 42
0,09 0,7 — 5.5 45 —
— 0.095 — 0.75 5,8 - - - - 48
0,1 0,8 6 50
— 0,105 — 0,85 —— 6,5 —— 52 •
0.112 0.9 — 7 55 - .
— 0.118 — 0.95 — 7.5 58
0.125 — 1 — 8 60 —-
— 0.132 — 1.05 - - - 8.5 65
0.14 — 1,1 9 70 ——
— 0.15 — 1,15 — 9,5 75
0.16 — 1,2 — 10 — 80 —
— 0,17 1,3 - - - 10.5 85
0.18 — 1.4 11 — 90 ——
1 — 0,19 — 1,5 — 11.5 95
0.20 — 1,6 — 12 —— 100 —
— 0.21 1,7 — 13 — 105
0.225 — 1.8 — 14 — по —
1 — 0.235 — 1.9 15 . - - - - 115
0.25 — 2 — 16 — 120 - - -
— 0.265 — 2.1 — 17 130
0,28 — 2,2 18 — 140 ——
— 0,3 — 2,3 — 19 — 150
621
Глава I. Оборудование для механических методов переработки отходов
Размеры квадратных ячеек контрольных сит, мм
Таблица 1.63
РФ ФРГ Франция Великобри- тания США Международная организация по стандартизации
гост 3584—73 DIN-4188 AFNORx 11—501 BS 410-1949 Шкала Тайлера (заме- на на ASTM) ASTM-E-11-581 ISO
Ряды R-20 и R-10 Ряды R-20 nR-10 Ряд R-10 Ряд Меш Ряд Меш Ряд Меш Ряд R-10 Ряд R-20
R-20
0,040 0,040 0,040 — — 0.038 400 0,037 400 0,040 0,040
0,045 0,045 — 0.044 350 0,043 325 0,044 325 — 0.045
0,050 0,050 0,050 0,053 300 0,053 270 0,053 270 0,050 0,050
0.056 0,056 — — — — — 0,056
0,063 0,063 0,063 0,064 240 0,061 250 0,063 230 0,063 0,063
0,071 0,071 0,076 200 0,074 200 0.074 200 — 0,071
0,080 0,080 0.080 — — — — 0,080 0,080
0,090 0.090 — 0.089 170 0.088 170 0,088 170 — 0,090
0,100 0.100 0,100 0.104 150 0,104 150 0,105 140 0,100 0,100
0,112 — — .—. — — — — — 0,112
0,125 0,125 0,125 0,124 120 0,124 115 0,125 120 0.125 0,125
0,140 — — 0,152 100 0,147 100 0,149 100 -—. 0,14
0,160 0,160 0,160 — — — — — — — 0,16
0,180 — — 0,178 85 0,175 80 0,177 88 — 0,18
0.200 0,200 0,200 0,211 72 0,208 65 0,21 70 0,20 0,20
0,224 — — — — — — 0,224
0,250 0,250 0,250 0,251 60 0.246 60 0.25 60 0,25 0,25
0,280 * — 0,295 52 0,295 48 0,297 50 — 0,28
0,315 0.315 0,315 — — — — — »=— 0.315 0,315
0,355 — — 0,353 44 0,351 42 0.35 45 — 0,355
0,400 0.400 0,400 0,422 36 0,417 35 0,42 40 0.40 0,40
0,450 — — — — — — — 0,45
0,500 0,500 0,500 0,500 30 0,495 32 0,50 35 0.50 0,50
.0,560 ' — 0,599 25 0.589 28 0.59 30 0,56
Z 0,630 - • 0,630 0,630 0,699 22 .—. .—. — — 0,63 0,63
0,700 — — 0,790 — 0.701 24 0,71 25 0,71
0,800 0,80 • 0,80 0,853 18 0,833 20 0,84 20 0,80 0,80
0,900 — — — — — — — — 0,90
R-10
1,00 1.00 1,00 1,002 16 0.991 16 1.00 18 1.00 1,00
1,25 1.25 1,25 1,204 14 1,168 14 1,19 16 1,25 1,25
— — 1,405 12 1,397 12 1,41 14 — 1,40
1,60 1,60 1,60 1,600 — .—. -— — 1,60 1,60
— — — 1,676 10 1,651 10 1,68 12 — 1,80
2,00 2,00 2,00 2,057 8 1,961 9 2,00 10 2,00 2,00
— — — — — 2,362 8 2,38 8 — 2.24
2,50 2,50 2.50 2.411 7 — — — 2.50 2,50
—! — 2,812 6 2,794 7 2,83 7 — 2,80
— 3,15 3,15 3,180 — — — — — 3,15 3,15
— — — 3,353 5 3,327 6 3,36 6 — 3,55
4,00 4,00 — — 3,962 5 4,00 5 4.00 4.00
Примечание. Число меш равно числу отверстий на 1 линейный дюйм (25,4 мм) сетки.
622
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Колосниковые и шпальтовые ре-
шетки с малыми отверстиями, так же
как и проволочные сетки забиваются
мелким и липким материалом. Этот
недостаток в значительной степени
устраняется при использовании
струнных решеток (струнных сит), в
которых просеивающую поверхность
образуют отрезки стальной проволо-
ки, расположенные по всей длине
грохота. Вместо проволок иногда при-
меняют резиновые нити диаметром
3—6 мм при щелях 1—8 мм. Для со-
хранения размеров щелей струнное
полотно поддерживается промежуточ-
ными поперечными резиновыми гре-
бенчатыми планками.
Для снижения эрозионного изно-
са в ряде случаев решета изготавли-
ваются из резины или полиуретана.
В практике классификации рудных
и строительных материалов и твер-
дых отходов наибольшее распростра-
нение получили следующие типы гро-
хотов: барабанные, инерционные
наклонные, электровибрационные
наклонные, гирационные, самоба-
лансные; гидравлические дуговые,
конические циклонные и плоские.
1,2,1, Барабанные вращающиеся
грохоты
Барабанные слабонаклонные гро-
хоты имеют вращающуюся просеива-
ющую поверхность (решето, сито)
цилиндрической (рис. 1.71), реже ко-
нической формы. Загружаемый в ба-
рабан материал продвигается по его
внутренней поверхности и делится на
два продукта — подрешетный и над-
решетный. Если требуется получение
нескольких продуктов, то решето
(сито) барабана собирается из не-
скольких секций с различными от-
верстиями, увеличивающимися к раз-
грузочному концу.
Рис. 1.71. Барабанный вращающийся промывочный грохот марки ГБ1,5
Барабанные грохоты применяются:
для промывки глинистых руд (та-
кие грохоты носят название бара-
банных промывочных, или скруббе-
ров);
для промывки и сортировки щеб-
ня, гравия и песка (гравиемойки и
гравиесортировки); последние имеют
два концентрических барабана —
внутренний секционный и внешний;
для сортировки асбестового волок-
на на асбестообогатительных фабри-
ках и для рассева графитового концен-
трата; применяемый для этих целей
623
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
грохот («бурат») имеет не цилиндри-
ческую, а многогранную призматичес-
кую рабочую поверхность, состоящую
из 6—8 плоских сит (рис. 1.72);
для улавливания скрапа и круп-
ных кусков руды, разгружающихся из
шаровых и стержневых мельниц вме-
сте с пульпой; для этой цели приме-
няются малые барабанные грохоты
(бутары), укрепляемые на разгрузоч-
ной цапфе мельницы;
для сортировки изношенных ша-
ров при перефутеровке шаровых
мельниц (грохот 153-Гр).
Рис. 1.72. Многогранный барабанный грохот (сито-бурат):
1 — сменные плоские сита; 2 — торец грохота, где установлен лоток для загрузки
На асбестовых фабриках применя-
ются грохоты с вращающимся валом
с лопатками.
В табл. 1.64 приведены основные
параметры барабанных грохотов.
При выборе конструктивных раз-
меров и параметров этих грохотов учи-
тывают размер наибольших кусков
в питании.
Толщина h сегментного слоя ма-
териала, находящегося в барабане
(рис. 1.73), не должна превышать
двойного размера наибольших кусков
Л<2< . (1.45)
Наибольший центральный угол,
соответствующий сегменту загрузки,
должен быть
ртах<90°. (1.46)
Диаметр D барабана должен пре-
вышать размер максимального куска
не менее чем в 14 раз
Р>14<„. (1.47)
Критическая частота вращения
п. мин-1 барабана равна
кр
п„ = 42,3/75, (1.48)
где D измеряется в метрах.
Относительная угловая скорость
V, т.е. отношение действительной ча-
стоты вращения барабана к критичес-
кой (у = и/лкр), берется в пределах
30—45 %. Поэтому действительная
частота вращения равна
п = 13/75 . .. 20/75. (1.49)
Производительность барабанного
грохота как транспортирующего уст-
624
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ройства может быть определена по
формуле Л.Б. Левенсона
Q = 600pw(tg 2ayjR3h\ (1.50)
где Q — производительность, т/ч;
р — насыпная плотность, т/м3;
п — частота вращения, мин-1;
R — радиус барабана, м;
h — толщина сегмента (рис. 1.73), м.
При технологическом расчете пол-
ную объемную производительность
Qo, м3/ч находят по формуле
Qq-q{aF. (1.51)
Рис. 1.73. Схема движения материала в ба-
рабанном грохоте
Таблица 1.64
Основные параметры барабанных грохотов
Параметры Грохоты барабанные промывочные Грохот для сорти- ровки шаров
ГБ 1,5 С89 153Гр
Размеры барабана, мм: 1500 1330 1200
внутренний диаметр 4200 7300 3000
длина 2 1 3
Число секций
Размеры отверстий решет (сит), мм: -
I секции 50 20 25
II секции 10x10 — 50
III секции — — 75
Угол наклона, градус 3—8 — 2
Частота вращения, мин” 35 37 38
критическая 10,4 16 15
действительная п 30 43 40
Отношение \00n/nw> % 4,5 28 7,5
Мощность электродвигателя, кВт 60—90 75 —
Ориентировочная объемная производительность, м3/ч — —
Общая масса установки (с электродвигателем), т У 12,6 5,5
В последней формуле объемная на-
грузка q{ принимается равной, м3/(м2-ч)
на 1 мм отверстия: 0,035—0,05, при
сухом грохочении 0,15—0,2, при мок-
ром 0,28; по каталожным данным для
I секции грохота ГБ-1,5 (см. табл. 1.64)
0,06—0,10. Расхождение данных по
разным источникам обусловлено раз-
личием материалов и эффективнос-
ти грохочения. Малые нагрузки ~
~ 0,05 м3/(м2-ч) на 1 мм] относятся к
грохочению с высокой эффективнос-
тью (Е = 75—80 %), а большие [до qx ~
= 0,2 м3/(м2-ч) на 1 мм] — к грубому
отсеву мелочи с низкой эффектив-
ностью грохочения (£ = 50—60 %).
Расход воды при мокром грохоче-
нии составляет от 1,5 до 2,5* м3 на
625
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
1 м3 загружаемого материала; нижний
предел относится к крупному, а вер-
хний — к мелкому материалу.
1.2.2. Инерционные наклонные
грохоты
Вибрационные наклонные грохо-
ты с круговыми или эллиптическими
колебаниями, с одновальным деба-
лансным вибровозбудителем двухпод-
шипниковые получили наименование
инерционных (ГОСТ 23788—79Е).
Конструктивно-кинематическая
схема стандартного инерционного гро-
хота представлена на рис. 1.74. Короб,
несущий просеивающие поверхности,
опирается на цилиндрические витые
пружины. Эти упругие опоры смонти-
рованы на неподвижной строительной
конструкции. В некоторых случаях при-
меняется упругая подвеска грохота
непосредственно к перекрытию или
специальной металлической конструк-
ции. Короб приводится в колебатель-
ное движение дебалансным вибровоз-
будителем, устроенным следующим
образом. К коробу приварена (или при-
соединена на болтах) труба вибровоз-
будителя; внутри нее — рабочий вал,
вращающийся в подшипниках, кон-
цы вала заточены эксцентрично по
отношению к его геометрической оси
и на них насажены шкивы, на кото-
рых укреплены дебалансные грузы.
Рис. 1.74. Конструктивно-кинематическая
схема инерционного грохота:
а — общий вид; б — разрез по оси вибровоз-
будителя; 1 — опорная рама; 2 — амортизато-
ры; 3 — сита; 4 — короб; 5 — шкив; 6 — дсба-
лансы, 7 — эксцентриковые концы вала; 8 —
подшипники; 9 — труба вибровозбудителя;
10— вал
Номенклатура и основные пара-
метры инерционных наклонных гро-
хотов (рис. 1.75—1.79), выпускаемых
в РФ, приведены в табл. 1.65 и 1.66.
Для операции грохочения руд на
обогатительных фабриках наибольшее
распространение получили инерци-
онные грохоты тяжелого типа ГИТ;
они устанавливаются перед дробил-
ками среднего и мелкого дробления.
Короба грохотов запроектированы
сварными. Для поперечных связей
используются стальные трубы, соеди-
ненные с боковыми стенками коро-
ба с помощью специальных стальных
наконечников, чтобы исключить кон-
626
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
центрацию напряжений в месте при-
варки трубы к стенке короба, веду-
щих к образованию трещин в коробе
грохота.
Рис. 1.75. Инерционный наклонный двухситный грохот тяжелого типа 172Гр (ГИТ42),
подвесной, в пылешумозащитном укрытии
4600
Рис. 1.76. Инерционный наклонный грохот тяжелого типа (173Гр) (ГИТ51) с колос-
никовой решеткой, в пылешумозащитном укрытии
627
Основные параметры наклонных инерционных грохотов тяжелого типа
Таблица 1.65
Параметры Обозначение по ГОСТ23788—79Е
ГИТ32 ГИТ41 ГИТ41А ГИТ42 ГИТ51Б ГИТ51 ГИТ51А ГИТ52 ГИТ61А ГИТ71
Заводская марка
ГИТ32Н 171Гр СМ690 ГИТ41А ГИТ42Н 172Гр ГИТ51Б ГИТ51Н 173Гр ГИТ51А ГИТ52Н 185гГр ГИТ71Н
Размеры просеивающей поверхности: ширина, мм: длина, мм площадь одного сита, м2 1250 2500 3,125 1250 2500 3,125 1500 3000 4,5 1500 3000 4,5 1500 3000 4,5 1500 3000 4,5 1750 4500 7,875 1750 3500 6,125 1750 3500 6,125 1750 3500 6,125 1750 3500 6,125 2000 4000 8,0 2500 5000 12,0
Количество сит 2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 2 1 1
Размеры отверстий сит (решеток), мм: верхнего нижнего 20; 25; 40 12; 16; 20; 25 25x25 12x12 75;200 8—12 20; 25;40 12; 16; 20; 25 80x80 12x12 8—12 6,3;8;12; 12; 20; 50; 75; 20; 30; 12;20; 25; 40 50 50—120
Допускаемая крупность кусков исходного мате- риала, мм 300 До 175 1000 200 200 До 200 До 40 400 До 350 400 400 400 До 800
Угол наклона короба а , градус 10; 20; 25; 30 25 10—30 10—30 10—30 25 10—30 20—30 25 10;12;14; 16; 18 10—30 30 10—30
Амплитуда (полуразмах) колебаний короба г, мм 3; 5 3 3 3—5 3; 5 4 3—7 3—7 6 5—7 — 6—8 д g
Частота вращения вала вибратора п, мин-1 970:776 1000 800 970 970:776 750 640; 720;800 640;720; 800;970 750 600; 645;720 970; 543 700 520; 650; 730
Ориентировочная произ- водительность (каталож- ная), т/ч 360 300 450 55 230 850 400 50—60 1000 600 300— 700 350— 1000 До 1500 700— 1200
Мощность электродвига- теля, кВт 10 4,5 13 13 13 7 17 . 17— 18,5 10 22 22 22 30
Масса грохота, кг 5486 3912 4966 3800 6000 4712 5670— 5990 8000 5910 6935— 8565 6800— 7190 8160 12000
Примечания. 1. Масса грохотов 171Гр, 172Гр, 173Гр, ГИТ51А указана с учетом массы пылезащитного укрытия, электродвигателя и рамы;
ГИТ232Н, СМ690, ГИТ51 Б, 185гГр — массы электродвигателя. 2. ВЗГОО — Воронежский завод горно-обогатительного оборудования.
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Основные параметры наклонных инерционных грохотов легкого и среднего типа
Таблица 1.66
Параметры Грохоты полупромышленные Грохоты легкого типа Грохоты среднего типа
Обозначение по ГОСТ 23788—79Е
ГИЛ32 ГИЛ42 ГИЛ43 ГИЛ52 ГИС42 1ГИС52
Заводская марка
104 Гр А 290Гр ГИЛ32 ГИЛ42 ГИЛ43 ГИЛ52 С784 С785
односит- ный двухсит- ный односит- ный двухсит- ный
Размеры просеивающей поверхности: ширина, мм длина, мм площадь одного сита, м2 400 800 0,32 400 800 0,32 800 1600 1,28 800 1600 1,28 1250 2500 3,125 1500 3750 5,625 1500 3750 5,625 1750 4500 7,875 1500 3750 5,625 1750 4500 7,875
Количество сит 1 2 1 2 2 2 3 2 2 2
Размеры отверстий сит (решеток), мм: верхнего нижнего • 4; 8 8 4 2; 5; 8; 10 1,2 0,5 50 6; 8; 10, 13;20 25 Проволо Резиновы чные — 6; 20; 25; 50 е —6; 10; 30; 32 8; 10; 13; 13; 20,25, 40x40 12x12 40x40 12x12
Допускаемая крупность кусков исходного материала, мм 25 25 40 40 100 До 150 До 200 До 300 До 150 До 150
Угол наклона короба а, градус 10—15 10—15 25 25 10—15 10—25 10—25 10—25 10—25 10—25
Амплитуда (полуразмах) колебаний короба г, мм 3 3 4 4 2,5 3; 3,5 2,5; 3 2,5; 3 4,5 3,7
Частота вращения вала вибратора л, мин-1 1.000 1000 1440 1440 1150 900; 1000 900, 1000 900, 1000 900 900
Ориентировочная производитель- ность (каталожная), т/ч 1,5—2,0 1,5—2,0 — — До 100 180 170 150 »
Мощность электродвигателя кВт 0,27 0,27 3,0 3,0 4 10 10 10 10 10
Масса грохота, кг 158 158 700 700 1455— 1740 3055 3720— 3935 3440— '3700 3250 3700
Примечания: 1. Большая частота вращения вала относится к меньшей амплитуде колебаний. 2. Производительность грохотов 290Гр,
ГИС42 (С784) и ГИС52 (С785) определяется в каждом конкретном случае. 3. Масса грохотов 104ГрА указана с учетом массы пылезащитного
укрытия, электродвигателя и рамы; 290Гр — массы электродвигателя.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Глава J. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.77. Инерционный наклонный гро-
хот тяжелого типа (185Гр) (ГИТ61А) с
колосниковой решеткой:
1 — приводное устройство; 2 — колосниковая
решетка; 3 — вибровозбудитель, 4 — короб
Рис. 1.78. Инерционный наклонный грохот односитный (ГИТ71Н)
630
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.79. Инерционный наклонный двухситный грохот среднего типа С784 (ГИС42),
подвесной, с укрытием
1.2.3. ЭлектровибрационнЫе
наклонные грохоты
В электровибрационных наклон-
ных грохотах короб совершает пря-
молинейные колебательные движе-
ния под углом а к плоскости наклон-
ной колосниковой решетки. Грохоты
изготовляются в двух модификациях:
двухмассные (марка Механобра
182АГр) и трехмассные с резониру-
ющими колосниками (марка цхин-
вальского завода «Электровиброма-
шина» ГВК1 и ГВК2). Общий вид гро-
хота ГВК1 показан на рис. 1.80.
Достоинством резонансных элек-
тровибрационных грохотов по срав-
нению с инерционными являются
мгновенный запуск и остановка, что
делает их удобными для автоматиза-
ции. Недостаток — низкая эффектив-
ность грохочения из-за малой площа-
ди сита.
Основные параметры наклонного
электровибрационного грохота ГВК1
(для рассева кокса)
Просеивающая Решетка с
поверхность резонирующими
колосниками
Полезная площадь
грохочения, м2................2,5
Размер отверстий
(щелей) решетки, мм......20; 25; 60
Угол наклона
решетки а, градус..............18
Амплитуда колебаний
колосников
(в средней части), мм.........2—3
Частота колебаний, мин"1.... 3000
Потребляемая мощность, кВт:
•. однофазного тока...........4,5
тока возбуждения............0,27
Масса грохота, кг........... 3600
Ориентировочная
производительность
(каталожная), м3/ч ..........400
Эффективность
грохочения, %............. 60—70
631
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.80. Электровибрационный наклонный грохот:
а — общий вид; б — принципиальная схема; 1 — электромагнитный вибровозбудитель; 2 —
рессорная упругая связь; 3— короб; 4 — колосники, жестко укрепленные на коробе (четные);
5 — упругие резонирующие колосники (нечетные) с рессорными концами; 6 — рессорные
концы упругих резонирующих колосников; 7 — резиновые амортизаторы
1.2.4. Гирационные наклонные
и горизонтальные качающиеся
грохоты
Гирационными называются на-
клонные, четырехподшипниковые
грохоты с эксцентриковым приводом.
Принципиальная схема грохота
приведена на рис. 1.81. Короб 1 гро-
хота с ситами 2 приводится в круго-
вые колебательные движения экс-
центриковым или кривошипным ва-
лом 3. Концы 4 вала находятся в под-
шипниках 5, укрепленных на непод-
вижной раме 6. Последняя установ-
лена на фундаменте или подвешена
на тягах 7. Для предотвращения са-
мопроизвольного поворота короба
концы его опираются на амортиза-
торы 8. На концах вала 3 имеются
диски, на которых помещены контр-
грузы 9, уравновешивающие короб.
Вал вращается в подшипниках 10, ус-
тановленных в коробе.
632
Возникающие при круговых воз-
вратно-поступательных движениях
короба центробежные силы инерции
компенсируются контргрузами 9,
которые, в отличие от дебалансных
грузов инерционных грохотов, не
предназначены для возбуждения вы-
нужденных колебаний упругой сис-
темы, а служат только для динами-
ческого ее уравновешивания.
Качающийся грохот с горизонталь-
ным расположением сетки (рис. 1.82),
известный как грохот Феррариса,
часто применяется для полупромыш-
ленных установок и испытательных
станций. Недостатком обычного кри-
вошипного привода, применяемого
для такого грохота, является невоз-
можность уравновешивания сил
инерции качающихся масс (короб с
просеивающей поверхностью, шатун,
стойки), в результате чего на фунда-
мент или на строительные конструк-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ции передаются знакопеременные
динамические нагрузки, а также ма-
лая частота колебаний. Поэтому для
современных грохотов применяется
преимущественно привод от вибро-
возбудителей.
Рис. 1.81. Гирационный наклонный грохот:
а — общий вид; б — разрез по оси эксцентрикового вала
Рис. 1.82. Горизонтальный качающийся
грохот на стойках с колебаниями, близ-
кими к прямолинейным (грохот Ферра-
риса)
633
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
1.2.5. Самобалансные грохоты
с двухвальным шестеренчатым
вибровозбудителем
Горизонтальный грохот с прямо-
линейными (направленными) коле-
баниями может быть выполнен не
только как качающийся, но и в виде
вибрационного. В этом случае привод-
ной механизм его представляет со-
бой двухвальный вибровозбудитель.
В связи с фазовым уравновешивани-
ем дебалансов вибровозбудителя гро-
хоты такого типа называются само-
балансными (ГОСТ 23788—79Е). Они
явились дальнейшим развитием
инерционных грохотов, так как пря-
молинейные гармонические колеба-
ния короба генерируются силой
инерции двух противоположно вра-
щающихся дебалансных грузов.
Валы вибровозбудителя могут
быть связаны между собой с помо-
щью зубчатой передачи или чисто
динамически. За грохотом с зубчатым
вибровозбудителем закрепилось на-
звание самобалансного, а за грохо-
том без зубчатых передач — самосин-
хронизирующегося.
Схема самобалансного грохота
приведена на рис. 1.83, а схема его
двухвального шестеренчатого вибро-
возбудителя — на рис. 1.84. Один из
валов приводится во вращение элек-
тродвигателем.
Рис. 1.83. Схема самобалансного грохота с зубчатой передачей между двумя валами
дебалансов
Короб 1 (рис. 1.83) с ситом 2, зак-
репленный на вертикальных упругих
опорах 3, совершает прямолинейные
колебания (по стрелке А) под углом
е к плоскости сита, возбуждаемые
вибровозбудителем 4. При определен-
ных частоте и амплитуде этих коле-
баний, направленных по оси ОХ (см.
рис. 1.84), возникает в среднем одно-
стороннее направленное движение
634
материала, называемое вибропереме-
щением. По характеру движения ко-
роба и материала самобалансный гро-
хот не отличается от качающихся.
Самобалансные грохоты с шесте-
ренчатыми вибровозбудителями при-
меняются для грохочения щебня; на
рудообогатительных фабриках они
используются в тяжелосредных уста-
новках для отделения суспензий от
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
кускового или зернистого материала,
на агломерационных фабриках — для
грохочения горячего агломерата.
Основные параметры самобалан-
сных грохотов с шестеренчатым виб-
ратором приведены в табл. 1.67.
Таблица 1.67
Основные параметры самобалансных грохотов с шестеренчатым вибратором
Параметры Грохот легкого типа Грохоты среднего типа Грохоты тяжелого типа
Обозначения по ГОСТ 23788—79Е
ГСЛ42 ГСЛ62 ГСЛ72 ГСС22 ГСС32 ГСТ81
Заводская марка
ГСЛ42 ГСЛ62 ГСЛ72 С861 СМ742 ГСТ81
Размеры просеивающей по- верхности: ширина, мм длина, мм 2 площадь одного сита, м 1 1500 5000 7,5 2000 5000 10,0 2500 6000 , 15,0 1000 2500 2,5 1250 3000 3,75 ' 3000 6000 18,0
Количество сит 2 2 2 2 2 1
Размеры отверстий сит, мм: верхнего нижнего ПсрфОр! круглые квадраты Щелеви; Сетка «Е Псрфорг круглые квадраты [рованный л — 7; 12; 26 ые — 6; 10; щые: 0,5; 1; 1олна» 0,7х| [рованный л — 7; 15; 26 ые — 6; 13; ист: 30 13; 25; 32 1,6; 2; 10 ,9 ист: 25 5x20 5x20 11; 26 5x20 —
Допускаемая крупность кус- ков исходного материала, мм До 300 До 300 До 300 До 100 150 120
Угол наклона короба, градус 0—8 0—8 0—8 35 — —
Амплитуда (полуразмах) колебаний, мм 4,85 4,35 4,25 9,5 9 60
Частота колебаний, мин"1 840 840 820 740 760 700
Ориентировочная произво- дительность по питанию (каталожная), т/ч — — — 40 50 —
Мощность электродвигателя, кВт 17 17 13 5,5 5,5 —
Масса грохота (без электро- двигателя), кг 6200— 6630 6335— 6760 6850— 7345 6980— 7480 10580— 11390 1888(с электро- двигате- лем) 2040 18000
Примечания: 1. Грохот ГСЛ42 предназначен для обезвоживания, обесшламливания, от-
мывки суспензий и мокрого грохочения угля и антрацитов; ГСТ81 — для грохочения горячего
агломерата с температурой до 600 °C. 2. Производительность грохотов ГСЛ42, ГСЛ62, ГСЛ72,
ГСТ81 определяется в каждом конкретном случае.
635
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.84. Двухвальный шестеренчатый
вибровозбудитель (с зубчатой передачей
между валами)
1.2.6. Горизонтальные самобаланс-
ные грохоты с самосинхронизиру-
ющимися вибровозбудителями
Существенным недостатком само-
балансного грохота с двухвальным виб-
ровозбудителем является наличие зуб-
чатой передачи, создающей сильный
шум и треоующей частого ремонта. Он
устранен в самобалансных грохотах,
использующих тонкий механический
эффект — самосинхронизацию враще-
ния кинематически несвязанных не-
уравновешенных роторов (обнаружен-
ный и изученный в Механобрс).
Рис. 1.85. Схема самобалансного грохота ГСТ61 (168Гр) с самосинхронизирующими-
ся вибровозбудителями:
1 и 2 — дебалансныс валы; 3 — короб с ситом; 4 — амортизаторы
В самосинхронизирующемся гро-
хоте имеются два независимых деба-
лансных вибровозбудителя, непос-
редственно не связанные между со-
636
бой какой-либо передачей. Их валы
вращаются отдельными электродви-
гателями в противоположном на-
правлении с одной и той же (по аб-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
солютному значению) угловой ско-
ростью (+ со и -со) и с одной и той
же фазой (углом поворота) в резуль-
тате автоматической синхронизации
и самофазировки. Последняя осуще-
ствляется путем соответствующего
подбора всех подвижных масс, их
моментов инерции и взаимного рас-
положения. Такого рода вибровозбу-
дители являются самосинхронизирую-
щимися.
Характеристика самосинхрони-
зирующихся грохотов приведена в
табл. 1.68, конструкции — на рис. 1.SS-
LS?. Эти грохоты находят все более
широкое применение на всех опера-
циях грохочения, в том числе в кор-
пусах среднего и мелкого дробления.
Рис. 1.86. Горизонтальный грохот ГСТ61 (259Гр) с самосинхронизирующимися виб-
ровозбудителями (для отделения утяжелителя)
6950
Рис. 1.87. Грохот ГСТ72М с самосинхронизирующимися вибровозбудителями:
1 — короб с ситом; 2 — амортизаторы; 3 — откатная рама; 4 — электродвигатели; 5 — лепест-
ковая муфта
Многоярусный самосинхронизирую-
щийся грохот 2ОЗ-Гр (рис. 1.88) с дву-
мя самосинхронизирующимися виб-
ровозбудителями 1 и 2, имеющими
дебалансные грузы 3 и 4, работает по
тому же принципу. Сита закреплены
в рамках 5, под которыми располо-
жены поддоны 6. Рамки и поддоны
637
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
скреплены пружинящими стойками
7 и 8, консольно закрепленными на
стояках 9 и наклоненными в разные
стороны под углом ~ 45°. Благодаря
этому, подрешетный продукт каждой
сетки транспортируется поддоном к
загрузочному концу нижележащей
сетки. На рис. L88 стрелками показа-
но движение материала, а также на-
правление прямолинейных колеба-
ний сеток и поддонов. Рама грохота
опирается на пружины 10. Для луч-
шей очистки сеток в поддоны зак-
ладываются резиновые бруски 11,
подбрасываемые при колебательных
движениях рамок и ударяющие о сет-
ки снизу.
Грохот предназначен для тонкого
многократного грохочения материа-
ла на несколько классов.
Рис. 1.88. Схема многоярусного горизонтального грохота 203Гр с самосинхронизиру-
ющимися вибровозбудителями
1.2.7. Гидравлические грохоты
Помимо грохотов, применяемых
преимущественно для сухого грохо-
чения руд (или продуктов обогаще-
ния) с небольшой влажностью, раз-
работаны конструкции грохотов,
предназначаемых для выделения мел-
ких классов непосредственно из пуль-
пы. Грохочение материала в потоке
пульпы получило название гидравли-
638
ческого, а осуществляющие эту опе-
рацию устройства — гидравлических
грохотов.
В зависимости от состояния про-
сеивающей поверхности различают
три основных вида гидравлических
грохотов: с неподвижной поверхнос-
тью, полуподвижной • поверхностью,
поверхностью, частично погружен-
ной в пульпу.
Основные параметры горизонтальных и слабонаклонвых грохотов тяжелого типа
с самосинхронизирующимися вибраторами
Таблица 1.68
Параметры Обозначение по ГОСТ 23788-79Е
ГСТ41 ГСТ42 ГСТ51 ГСТ61 ГСТ61 ГСТ62 ГСТ71
Заводская марка
• 243Гр ГСТ42 ГСТ51 ГСТ61 259Гр 253Гр ГСТ62 ГСТ72М
Размер просеивающей по- верхности- ширина, мм длина, мм 2 площадь одного сита, м 1500 4000 4,5 1500 3000 4,5 1750 4500 7,875 2000 5000 10,0. 2000 4000 8,0 2000 5000 10,0 2000 5000 10,0 2500 6200 15,5
Количество сит 1 2 1 1 1 1 2 1
Размеры отверстий сит, мм: верхнего нижнего 25—2 10x10 4x4 Перфорированный лист 30, щелевидное сито 1,6; сетка 10x10 16,20 8; 12 2—25 2—25 Щели — 8; 40 Штампованш 40 Щели — 2; Штампованн! 25 0; 15; 20,30, 50 яй лист — 25; 60 5; 10; 15; 20 яй лист — 10, .40
Допускаемая крупность кус- ков исходного материала, мм До 100 40 До 120 200 До 100 До 100 До 120 До 120
Угол наклона короба, градус — — — — 0 0 5 5
Амплитуда (полуразмах) колебаний, мм 4,2 3,5 4,3 5 4,2 4,2 5—6 5—6
Частота колебаний, мин-1 950 960 970 735 965 965 700—735 735
Ориентировочная производи- тельность по питанию (ката- ложная), т/ч До 150 90 200 100 До 250 До 250 До 500 До 800
Мощность электродвигателя, кВт 2,2 4 10 11 2 двигателя по 7,5 2 двигателя по 7,5 22 22
Масса грохота (без электро- двигателя), кг 2218 (с электро- двигателем) 2453 4550 9220 5430 (с электродви- гателем) 5950 (с элек- тродвигате- лем) 10000 14285
Примечание. Грохоты 243Гр, ГСТ42, 259Гр, 253Гр предназначены в основном для отмывки суспензии и мокрого грохочения руды;
ГСТ51, ГСТ62, ГСТ72М — для сухого грохочения руды, ГСТ61 — для горячего агломерата
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
В гидравлических грохотах с непод-
вижной и полуподвижной просеива-
ющей поверхностью последняя выпол-
няется либо криволинейной в виде дуги
окружности (дуговые грохоты), либо
плоской устанавливаемой под большим
углом к горизонту. При грохочении по
размеру 0,5 мм и ниже для очистки сита
(решета) применяется специальный
встряхивающий механизм (грохоты
«Репифайн», ГПГ и 299ГрА).
Полупогруженные вибрационные
гидравлические грохоты приводятся
в движение от вибровозбудителей. Их
просеивающая поверхность устанав-
ливается с небольшим подъемом в
сторону разгрузки надрешетного про-
дукта с целью его обезвоживания,
подрешетный продукт выносится
струей воды.
Дуговые грохоты
В дуговых грохотах (рис. 1.89—1.90)
просеивающая поверхность представ-
ляет собой дугообразную колоснико-
вую решетку, как правило, с попе-
речным по отношению к потоку рас-
положением колосников. Движение
пульпы, подвергаемой грохочению,
в начале решетки направлено по ка-
сательной к окружности, дугу кото-
рой представляет просеивающая по-
верхность (решетка).
Рис. 1.89. Гидравлический грохот «Репи-
файн» фирмы «Дорр-Оливер» (США)
с криволинейной сеткой (центральный
угол 45*):
/ — питающая коробка; 2 — механизм зак-
репления сетки; 3— сетка; 4— держатель сет-
ки; 5 — короб грохота; 6 — ударный механизм
продукт
Решетка собирается из колосни-
ков трапецеидального сечения, изго-
товленных из износоустойчивой не-
ржавеющей стали. Срок службы ко-
640
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
лесников — 1—6 мес в зависимости
от их износостойкости, абразивнос-
ти материала, его крупности и ско-
рости потока. Наиболее широко при-
меняется решетка (сито) длиной 1/4
длины окружности (центральный угол
90°; изготовляются также дуговые гро-
хоты с ситом в 1/2 окружности (цен-
тральный угол 180°, см рис. 1.90) и в
3/4 окружности (центральный угол
270е). Радиус кривизны R решетки
колеблется от 0,5 до 1,65 м; ширина
решетки — от 300 до 1200 мм, пло-
щадь грохочения — от 0,25 до 3 м2.
Рис. 1.90. Дуговой грохот СД2А:
7 — питающий патрубок; 2 — дуговая решетка; 3 — желоб для надрешетного продукта; 4 —
сборник для подрешетного продукта
Дуговые грохоты могут работать с
самотечной подачей пульпы (началь-
ная скорость от 0,5 до 3 м/с) и с по-
дачей питания насосами (со скорос-
тью потока на входе до 6—10 м/с)
Крупность питания изменяется от
0,071 до 12 мм, содержание в нем
твердого — от 10 до 70 %, номиналь-
ная крупность подрешетного продукта
от — 0,05 до — 3,25 мм. Эффектив-
641
Глава I. Оборудование для механических методов переработки отходов
ность грохочения по Люйкену—Дину
изменяется в пределах 30—75 % в за-
висимости от крупности разделения.
Основные преимущества дуговых
грохотов — компактность, отсутствие
движущихся частей и привода (за ис-
ключением механизма для очистки
сита в некоторых конструкциях). Ду-
говые грохоты применяются для мок-
рого грохочения мелкого и тонкого
материала в пульпе, в том числе для
отделения тяжелых суспензий от про-
дуктов обогащения, и для выделения
легкошламующихся материалов в
циклах измельчения.
В РФ дуговые грохоты применяют
на углеобогатительных фабриках (для
выделения крупных шламов), на кок-
сохимических заводах (для обезвожи-
вания), а также в некоторых схемах
обогащения руд.
Серийное изготовление дуговых
грохотов освоено Теплогорским заво-
дом гидрооборудования. Выпускаются
три типоразмера: СД1, СД2А и СДОЗ
(табл. 1.69). Оленегорским механичес-
ким заводом выпускаются дуговые
грохоты 299ГрА с механизмом для
очистки сита, предназначенные для
грохочения по размеру 0,05—0,5 мм.
Основные параметры дуговых грохотов
Таблица 1.69
Параметры СД1 СД2А СДОЗ 299ГрА
Размеры решета, мм: ширина длина 1100 865 1170 1730 1200 2500 720 1200
Полезная площадь, м2 0,95 1.9 3 0,75
Радиус кривизны R, мм 550 550 800 2290
Центральный угол, градус 90 180 180 30
Размер щели решета $, мм 0,5—3 0,5—2 0,5 0,09—1
Щель питающего патрубка (регули- руемая), мм 10—30 0—30 90—140 —
Давление пульпы перед питающей щелью, МПа — 0,12 — —
Скорость пульпы на выходе из пи- тающей щели, м/с До4 4,5—9 4,5—6 1—2
Производительность по питанию, м3/ч До 200 300—400 450—500 20—60
Габаритные размеры, м 0,8x1,3x2,6 1,4x1,3x2,6 1,9x1,5x2 6 0,9x1,5x1,35
Масса, кг 290 508 836 560
По данным зарубежных исследо-
ваний объемная производительность
Qo (м3/ч) дугового грохота опре-
деляется по ориентировочной фор-
муле
(?о=160/Ь, (1.53)
где F— площадь живого сечения ре-
шетки, м2; о — скорость подачи пуль-
пы, м/с.
642
Для расчета объемной производи-
тельности по подрешетному продук-
ту Qn (м3/ч) предложена формула
<?„ = VSISFvJhJR, (1.54)
где h0 — начальная толщина потока,
мм; R — радиус решетки, мм.
Конические циклонные грохоты
По принципу действия сходны с
дуговыми грохотами. Рабочий орган
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
конического грохота ГК (рис. 1.91)
состоит из усеченного конуса 1 (верх-
няя часть) и усеченной пирамиды 4
(нижняя часть), соединенных коль-
цом 2, расположенных в корпусе 3.
Углы наклона к горизонтальной плос-
кости образующей конуса и граней
пирамиды соответственно равны 75 и
45°. Загрузочное устройство 6, обеспе-
чивающее тангенциальный ввод пуль-
пы, снабжено шиберной заслонкой
5, регулирующей ширину выпускной
щели, и имеет перекидной шибер,
позволяющий менять направление
входа пульпы в аппарат. Верхняя и
нижняя поверхность грохота выпол-
нены из отдельных взаимозаменяемых
элементов Размер щели в ситах гро-
хота 0,5—1 мм. Грохот применяется
для обезвоживания углей.
Рис. 1.91. Схема конического циклонного
грохота ГК
В коническом грохоте ОСО
(Польша) в отличие от грохота ГК
все просеивающие поверхности явля-
ются усеченными конусами соеди-
ненными между собой (рис. 1.92).
Пульпа подается по касательной к
внутренней поверхности верхнего
конуса через несколько патрубков.
Мелкие частицы проходят сквозь
щели между колосниками. Грохочение
осуществляется от мелкого к крупно-
му. Мелкие фракции накапливаются
в приемниках, а крупный надрешет-
ный продукт разгружается через цен-
тральную воронку.
На обогатительных фабриках
Польши грохоты ОСО применяют для
обезвоживания мелочи, выданной от-
садочными машинами, а также для
выделения крупной фракции из шла-
мов промывки и для питания флота-
ционных машин.
Плоские гидравлические грохоты
Гидравлические грохоты с плос-
кой решеткой или ситом подразделя-
ются на два типа, отличающихся
принципом действия: гидрогрохоты с
непогруженным ГПГ и с частично
погруженным ситом ГВП. В первом
случае перемещение материала по
643
Глава I. Оборудование для механических методов переработки отходов
наклонной просеивающей поверхнос-
ти происходит за счет начальной ско-
рости пульпы и касательной состав-
ляющей силы тяжести, во втором —
за счет направленных вибраций, со-
общаемых грохоту.
Рис. 1.92. Схема конического циклонного грохота ОСО:
1, 2 и 3 — просеивающие поверхности (стержневые решетки); 4 — питающий круговой желоб,
5 и 6 — патрубки; 7 и 8 — приемники для мелких фракций; 9 — воронка для крупной фракции
Гидравлический плоский грохот
ГПГ (рис. 1.93) снабжен ударным
механизмом для встряхивания сита с
целью его очистки от застревающих
«трудных» зерен. Питание подается на
грохот в виде пульпы. Для повыше-
ния общей производительности гро-
хоты ГПГ собираются в агрегат, со-
стоящий из нескольких параллельных
секций (от одной до шести) с общим
приводным валом. Питание подается
на каждую секцию отдельно, для чего
предусматривается специальный
пульподелитель.
Питание
продукт продукт
Рис. 1.93. Схема гидравлического грохота
ГПГ0,75:
/ — рама; 2 — короб; 3 — решето; 4 — зажим
для крепления сита, 5 — коробка для питания,
6 — приводной вал, 7— водило, 8 — ударник;
9 — боек; 10 — поперечная планка сита; 11 —
защитный козырек
644
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Грохот ГПГ применяется для мок-
рого грохочения мелких и тонких
материалов, в том числе для выделе-
ния легко шламующихся минералов
в циклах измельчения.
Основные параметры плоского
гидравлического грохота с
непогруженным ситом ГПГ0,75
Размер решетки (сита):
ширина, мм....................720
длина, мм...................1200
полезная площадь, м2........0,75
Количество секций...............1—6
Угол наклона решетки
(сита), градус................45—55
Размер щели s, мм..........0,09—1,0
Производительность одной
секции (в зависимости
от размера щели):
по твердому, т/ч..............10—30
по потоку пульпы, м3/ч.....20—60
Частота встряхиваний
решета, мин-1....................12
Редуктор привода
встряхивающего устройства:
тип........................РЧУ8О-8О
передаточное число............80
Электродвигатель:
тип.......................А02-П-6
мощность, кВт................0,4
частота вращения, мин-1......915
Размер одной секции, мм:
длина с приводом.............1162
длина без привода............850
ширина......................1173
высота..................... 2035
Масса одной секции, кг..........613
Гидрогрохот вибрационный с полу-
погруженным решетом ГВП (рис. 1.94).
Решётка (сито) грохота наклонена
под углом 10° к горизонтальной плос-
кости и на 2/3 погружена в ванну с
пульпой. Под действием дебалансных
вибровозбудителей грохот совершает
прямолинейные колебания, направ-
ленные под углом 30° к поверхности
решетки. Под влиянием вибраций про-
исходит просеивание мелких частиц
под решето и транспортирование над-
решетного продукта вдоль грохота к
его разгрузочному (верхнему) концу.
Вибровозбудители соединены с
электродвигателями с помощью элас-
тичных лепестковых муфт, что позво-
ляет допускать некоторую несоосность
валов вибровозбудителей и электродви-
гателя. Решетку закрепляют в коробе
при помощи клиньев и деревянных
брусьев. Для повышения жесткости ре-
шетка скрепляется продольными и
поперечными планками. Короб грохо-
та опирается со стороны загрузки на
четыре пружины и подвешен со сто-
роны разгрузки на две пружины. Для
предотвращения скопления материала
на днище ванны на ней закреплен мо-
торный вибровозбудитель, включае-
мый периодически. Регулирование ам-
плитуды вибраций короба с ситом про-
изводится изменением положения де-
балансов в корпусе вибровозбудителя.
Производительность грохота изме-
няется прямо пропорционально раз-
меру щели и зависит от частоты и ам-
плитуды вибраций и угла наклона
грохота.
Грохоты ГВП применяются для
грохочения по классам —0,1 и —0,4 мм
в целях выделения узкой однородной
фракции кварца при глубоком обо-
гащении кварцевого сырья.
Основные параметры гидравлических
вибрационных полупогруженных
грохотов ГВП
ГВП 1,0 ГВП5.0
Размер сита, мм:
длина............... 1500 3000
ширина.............. 1000 1000
Угол подъема сита
(с горизонтальной
плоскостью), градус.......8—10
Количество сит......... 1 2
645
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Полезная площадь сита
(площадь погруженной
части сита), м2......... 1 2
Ширина щелей сита... 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5
Производительность
по готовому продукту
(пропорционально
размеру щели), т/ч......1—5 5—25
Отношение расхода воды к
расходу твердого в питании.1—1,5
Параметры вибрации:
амплитуда, мм........5 6
частота, минт*...........950
Угол между направлением
вибраций и горизонтальной
плоскостью, градус...........40
Установочная
мощность электро-
двигателей, кВт...........2 15
Габаритные размеры
грохота, мм:
длина................2350 4500
ширина...............1803 3800
высота...............2300 3870
Масса грохота
(без воды), кг...:......1300 6000
Рис. 1.94. Гидрогрохот вибрационный с полупогруженным решетом ГВП1:
/ — дебалансный вибровозбудитсль; 2 — короб; 3 — сито; 4 — пружина; 5 — ванна; 6 — опор-
ная рама; 7 — моторный вибровозбудитель; 8 — клин; 9 — брус; 10 — лоток; 11 — пружина
646
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
1.3. Оборудование для смешения
Смесителями называют машины
или аппараты, предназначенные для
осуществления процесса смешивания
материалов Под процессом смешива-
ния принято понимать такой механи-
ческий процесс, в результате кото-
рого первоначально находящиеся раз-
дельно компоненты после равномер-
ного распределения каждого из них в
смешиваемом объеме образуют одно-
родную смесь.
В процессе смешивания в рабочем
объеме смесителя происходит взаим-
ное перемещение частиц разных ком-
понентов, находящихся до перемеши-
вания раздельно или в неоднородно
внедренном состоянии. В результате
перемещений возможно бесконечное
разнообразие расположения частиц в
рабочем объеме смесителя. В этих ус-
ловиях соотношение компонентов в
микрообъемах смеси — величина слу-
чайная, поэтому большая часть изве-
стных методов оценки однородности
(качества) смеси основана на мето-
дах статистического анализа. Для уп-
рощения расчетов все смеси условно
считают двухкомпопентными, состо-
ящими из так называемого ключево-
го компонента и условного, включа-
ющего все остальные компоненты
смесей. Подобный прием позволяет
оценивать однородность смеси пара-
метрами распределения одной случай-
ной величины — содержанием клю-
чевого компонента в пробах смеси. В
качестве ключевого компонента обыч-
но выбирают такой компонент, кото-
рый либо легко анализировать, либо
распределение его в смеси особенно
по техническим требованиям.
В России в качестве критерия
оценки качества смеси используют
коэффициент вариации Vc, %,
где с — среднее арифметическое зна-
чений концентрации ключевого ком-
понента во всех п пробах смеси, %;
с: — концентрация ключевого
компонента в z-й пробе смеси, %.
Применительно к процессу сме-
шивания сыпучих материалов этот
критерий называют коэффициентом
неоднородности, так как с его уве-
личением неоднородность смеси воз-
растает.
В табл. 1.70 приведена техничес-
кая характеристика основных смеси-
телей, применяемых в технологиях
утилизации сыпучих и пастообразных
отходов.
Смеситель планетарно-шнековый
ПШ-1
Предназначен для смешивания и
усреднения партий сыпучих материалов
размером частиц не более 5 мм, насып-
ной плотностью не более 1300 кг/м3.
Смеситель представляет собой
смесительную камеру конической
формы. Внутри камеры вдоль образу-
ющей конуса консольно установлен
шнек, который верхним концом с
помощью муфты соединен с валом
водила (рис. 1.95).
Привод шнека смонтирован на
крышке смесительной камеры. Враще-
ние шнека вокруг собственной оси —
от привода, состоящего из мотор-ре-
дуктора или электродвигателя и редук-
тора, а вращение водила — от мотор-
редуктора через муфту и червячную
передачу.
Материал загружают через шту-
цера, расположенные на крышке.
Выгрузка продукта производится че-
рез разгрузочный клапан, приводи-
мый в действие пневмоцилиндрами.
647
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.70
Техническая характеристика смесителей
Смесители периодического действия для сыпучих материалов
Тип смесителя Условное обо- значение смеси- теля КОД окп Номинальный объ- ем смесительной камеры, м3 Материал деталей, соприка- сающихся с рабочей средой
Планстарно- шнековый ПШ-1 14У-01 36 1823 1017 1 Сталь 09Г2С
ПШ-1 14К-02 36 1823 3044 Сталь 08X13
ПШ-1 14К-ОЗ 36 1823 3045 Сталь 08Х22Н6Т
Фрезерно- лопастный ФЛ-0,01 24У-01 36 1821 1055 0,01 Сталь 09Г2С
ФЛ-0,01 24У-02 36 1821 1056 Сталь 08Х22Н6Т
ФЛ-0,01 24К-01 36 1821 3084 Сталь 09Г2С
ФЛ-0,01 24К-02 36 1821 3085 Сталь 08Х22Н6Т
ФЛ-0,04 24У-01 ФЛ-0,04 24У-02 36 1821 1057 36 1821 1058 0,04 Сталь 09Г2С
ФЛ-0,04 24К-01 ФЛ-0,04 24К-02 36 1821 3086 36 1821 3087 Сталь 08X22 Н6Т
ФЛ-0,16 24У-01 ФЛ-0,16 24У-02 36 1821 1059 36 1821 1060 0,16 Сталь 09Г2С
ФЛ-0,16 24К-01 ФЛ-0,16 24К-02 36 1821 3088 36 1821 3089 Сталь 08Х22Н6Т
ФЛ-0,04 24У-01 ФЛ-0,04 24У-02 36 1821 1061 36 1821 1062 0,63 Сталь 09Г2С
ФЛ-0,63 24К-01 ФЛ-0,63 24К-02 36 1821 3090 36 1821 3091 Сталь 08Х22Н6Т
Барабанный двухконусный БК-1,6 24К-01 36 1824 3005 1,6 Сталь 08X13
БК-2,5 24К-01 36 1824 3006 2,5
Дезагрегатор лопастный ДЛ-1000 НРУ-01 ДЛ-1000 ВРУ-01 36 1821 1004 36 1821 1005 1 Стали СтЗсп И09Г2С-14
ДЛ-1000 НРК-01 ДЛ-1000 ВРК-01 36 1821 3027 36 1821 3028 Сталь 08Х22Н6Г
Плужный Пж-250 24К-01 36 1823 3042 0,25 Сталь 08X13
Пж-250 1 ЗУ-01 36 1823 1015 Сталь О9Г2С
Пж-250 13К-01 36 1823 3043 Сталь 08Х22Н6Т
Смесители периодического действия для пастообразных материалов
Тип смесите- ля Условное обо- значение смеси- теля КОД ОКП Рабочий объем смесительной ка- меры, м3 Материал деталей, соприка- сающихся с рабочей средой
1 2 3 4 5
С зет- образными лопастями ЗЛ-10 23У-01 ЗЛ-10 1 ЗУ-01 36 1822 1016 36 1822 1017 0,01 Углеродистая сталь, чугун *
ЗЛ-10 23К-01 ЗЛ-10 13К-01 36 1822 3001 36 1822 3001 Стали 12Х18Н10Т, 14Х17Н2 и 14Х18Н4Г4Л
ЗЛ-25 23У-01 ЗЛ-25 1 ЗУ-01 36 1822 1001 36 1822 1002 0,025 Углеродистая сталь, чугун *
ЗЛ-25 23К-01 ЗЛ-25 13К-01 36 1822 3003 36 1822 3004 Стали 12Х18Н10Т, 14Х17Н2И 14Х18Н4Г4Л
ЗЛ-63 23У-01 ЗЛ-63 1 ЗУ-01 36 1822 1050 36 1822 1051 0,063 Углеродистая сталь, чугун *
ЗЛ-63 23К-01 ЗЛ-63 13К-01 36 1822 3057 36 1822 3058 Стали 12Х18Н10Т, 08Х22Н6Т и 14Х18Н4Г4Л
648
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 1.70
1 2 3 4 5
ЗЛ-100 23У-02 ЗЛ-100 1 ЗУ-02 36 1822 1063 36 1822 1064 0,1 Углеродистая сталь, чугун *
ЗЛ-100 23К-02 ЗЛ-100 13К-02 36 1822 3086 36 1822 3087 Стали 12Х18Н10Т, 08Х22Н6ТИ 14Х18Ы4Г4Л
ЗЛ-250 23У-О1 ЗЛ-250 1 ЗУ-01 36 1822 1022 36 1822 1023 0,25 Углеродистая сталь, чугун *
ЗЛ-250 23К-01 ЗЛ-250 13 К-01 36 1822 3027 36 1822 3028 Стали 12Х18Н10Т, 08Х22Н6Ти 14Х18Н4Г4Л
ЗЛ-400 23У-02 ЗЛ-400 1 ЗУ-02 36 1822 1062 36 1822 1061 0,4 Углеродистая сталь, чугун *
ЗЛ-400 23К-02 ЗЛ-400 13К-02 36 1 822 3084 36 1822 3083 Стали 12X1811 ЮТ, 08Х22Н6Т и 14Х18Н4Г4Л
ЗЛ-400 23У-03 ЗЛ-400 1ЗУ-ОЗ 36 1822 1018 36 1822 1019 Углеродистая сталь, чугун *
ЗЛ-630 23У-01 ЗЛ-630 13У-01 36 1822 1046 36 1822 1047 0,63 Углеродистая сталь, чугун *
ЗЛ-630 23К-01 ЗЛ-630 13К-01 36 1822 3055 36 1822 3056 Стали 12Х18Н10Т, 08Х22Н6Т и 14Х18Н4Г4Л
ЗЛ-100 23У-01 36 1822 1008 0,1 Углеродистая сталь, чугун *
ЗЛ-400 25У-01 36 1822 1013 0,4 Углеродистая сталь, чугун *
Смесители периодического действия для пастообразных материалов
Тип смесите- ля Условное обо- значение смеси- теля КОДОКП Рабочий объем смесительной ка- меры, м3 Материал деталей, соприка- сающихся с рабочей средой
С зет-. образными лопастями и . разгрузочным шнеком ЗШ-4 13К-01 36 1822 1004 0,04 Сталь 08X22116T
ЗШ-25 13К-01 36 1822 3096 0,025
ЗШ-100 23У-01 ЗШ-100 1 ЗУ-01 36 1822 1006 36 1822 1007 0,1 Углеродистая сталь, чугун ♦
ЗШ-100 23К-01 ЗШ-100 13К-01 36 1822 3007 36 1822 3100 Стали 12Х18Н10Т, 08Х22Н6ТИ14Х18Н4Г4Л
ЗШ-400 23У-02 ЗШ-400 1 ЗУ-02 36 1822 1043 36 1822 1042 0,4 Углеродистая сталь, чугун *
ЗШ-400 23 К-02 ЗШ-400 13К-02 36 1822 3051 36 1822 3052 Стали 08Х22Н6Т, 12Х18Н10Ти 10Х17Н13М2Т
С зет- образными лопастями и разгрузочным шнеком ЗШ-1000 НРУ ЗШ-1000 ВРУ 36 1822 1058 36 1822 1057 1 Углеродистая сталь*
ЗШ-1000 НРК ЗШ-1000 ВРК 36 1822 3080 36 1 822 3081 Стали 08Х22Н6Т и 35Х23Н7СЛ
ЗШ-1000 НРУ-01 ЗШ-1000 ВРУ-01 36 1822 1 054 36 1822 1053 Углеродистая сталь *
ЗШ-1000 НРК-01 ЗШ-1000 ВРК-01 36 1822 3077 36 1822 3082 Стали 08Х22Н6Т и 35Х23Н7СЛ
ЗШ-2000 НРУ — 2 Углеродистая сталь *
Смеситель непрерывного действия
Тип смесите- ля Условное обо- значение смеси- теля КОДОКП Номинальный объ- ем смесительной камеры, м3 Материал деталей, соприка- сающихся с рабочей средой
Центробежный НДЦ-25 ВБК-01 36 1827 3002 0,025 Сталь 08Х22Н6Т
♦ Марки сталей — по ГОСТ 3 80—94 и ГОС! ' 1050—88; чугуна — по ГОСТ 1412—85.
649
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.95. Общий вид смесителя ПШ-1
Техническая характеристика
Объем смесительной камеры, м3:
номинальный......................1
рабочий...................... 0,63
Коэффициент заполнения
смесительной камеры...........0,5—0,8
Рабочее давление,
МПа (кгс/см2), не более:
в смесительной камере ....0,002 (0,02)
в пневмосистеме.......0,4—1 (4—10)
Рабочая температура в
смесительной камере, ’С....от 0 до +45
Тип электродвигателя:
привода шнека.................AHM90L4
привода водила...............B7IB4
Мощность электродвигателя, кВт:
привода шнека.....................2,2
привода водила................0,75
Частота вращения,
с"1 (об/мин):
шнека..........................2(120)
водила.................0,061 (3,663)
Габаритные
размеры, мм............1800x1530x2940
Масса без автоматики,
кг, не более:
общая:
для исполнения 14У-01......1100
для исполнения 14К-02..... 1070
для исполнения 14К-03..... 1060
в том числе
коррозионностойкой стали........610
Смеситель-дезагрегатор лопастный
ДЛ-1000
Предназначен для смешивания
сыпучих материалов, а также сыпу-
чих с небольшим количеством жид-
ких компонентов с одновременным
разрушением агломератов, образую-
щихся в процессе смешивания в мо-
мент добавки жидких компонентов,
при условии, что готовая смесь оста-
ется сыпучей (угол естественного от-
650
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
коса не более 45е при насыпной плот-
ности смеси не более 690 кг/м3). Мо-
жет применяться для приготовления
жидкотекучих паст вязкостью до
50 Па с (5-104с-П).
Смеситель состоит из коническо-
цилиндрического корпуса с эллипти-
ческим днищем и рубашкой на кор-
пусе для обогрева или охлаждения
приготавливаемой смеси. На крышке
корпуса расположены технологичес-
кие штуцера (рис. 1.96).
Рабочие органы смесителя — ро-
тор в виде четырехлопастной мешал-
ки с углом наклона лопастей к го-
ризонтальной плоскости 30е и дезаг-
регирующая головка, установленная
перпендикулярно образующей ци-
линдра корпуса и представляющая
собой вал с набором плоских лопа-
ток.
В нижней части корпуса располо-
жен разгрузочный затвор (поворот-
ный клапан).
Ротор и дезагрегирующая голов-
ка имеют индивидуальные приводы.
Смеситель оборудован системой ав-
томатики.
Рис. 1.96. Общий вид смесителя ДЛ-1000 (размер в скобках — для исполнений ВРУ и
ВРК)
651
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Техническая характеристика
Объем смесительной камеры, м3:
номинальный.....................1,25
рабочий..........'..............1
Рабочее давление, МПа
(кгс/см2):
в смесительной камере....0,002 (0,02)
в пневмосистеме.....0,4—0,6 (4—6)
Рабочая температура
в смесительной камере
и рубашке, °C..........от —20 до +160
Площадь поверхности
теплообмена, м2..................4,6
Частота вращения,
с-1 (об/мин):
ротора....................1,3(78)
вала дезагрегирующей
головки...................25 (1500)
Привод ротора:
тип редуктора......Ц2У-315Н-16-12
тип электродвигателя:
для исполнений
НРУ и НРК............4AM200L4
для исполнений
ВРУ и ВРК...........AHMP200L4
мощность, кВт..................55
частота вращения,
с“‘ (об/мин)..............25 (1500)
Привод дезагрегирующей
головки:
тип электродвигателя:
для исполнений
НРУ и НРК.............4A100L4
для исполнений
ВРУ и ВРК.............2B100L4
мощность, кВт...................4
частота вращения,
с'1 (об/мин)..............25 (1500)
Привод разгрузочного
затвора...............пневмоцилиндр
1412-100x0200
Габаритные размеры, мм,
не более:
длина L:
для исполнений
НРУ и НРК.............. 3440
для исполнений
ВРУ и ВРК.............. 3480
ширина......................1855
высота..................... 2930
Масса без автоматики, кг,
не более:
общая:
для исполнения НРУ........ 3345
для исполнения НРК........ 3365
для исполнения ВРУ........ 3643
для исполнения ВРК........ 3663
в том числе
коррозионностойкой стали
для исполнений НРК и ВРК.....828
Смесители фрезерно-лопастные
Предназначены для приготовления
смесей сыпучих материалов насыпной
плотностью не более 2000 кг/м3 и
пастообразных жидкотекучих матери-
алов динамической вязкостью от 10
до 200 Па с (от 104 до 2-105 сП), не
требующих разрушения агломератов
и диспергирования (модель 01), для
приготовления пастообразных жид-
котекучих смесей динамической вяз-
костью от 10 до 200 Па-с (от 104 до
2105сП) с разрушением агломера-
тов и частичным диспергированием
(модель 02).
Корпус смесителя, представляю-
щий собой вертикальную цилиндри-
ческую емкость с эллиптическим дни-
щем и рубашкой, снабжен затвором
для выгрузки готовой смеси. На внут-
ренней стенке корпуса закреплен на-
правляющий отбойник. На крышке
корпуса расположены технологичес-
кие штуцера.
Рабочий орган представляет собой
полую гильзу, на которой в зависи-
мости от назначения смесителя зак-
реплены две спиральные лопатки или
зубчатый диск.
Для сыпучих и жидкотекучих сме-
сей, не требующих разрушения агло-
мератов и диспергирования, приме-
няется лопастный рабочий орган (ис-
полнения 24У-01 и 24К-01). Для жид-
котекучих смесей, требующих разру-
шения агломератов и частичного дис-
652
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
пергирования, устанавливается зуб-
чатый диск (исполнения 24У-02 и
24К-02).
Привод рабочего органа состоит
из электродвигателя и поликлиновой
передачи.
На рис. 1.97 приведен общий вид
смесителя ФЛ-0,01, а в табл. 1.71 тех-
ническая характеристика фрезерно-
лопастных смесителей.
Смесители с зет-образными лопа-
стями
Предназначены для приготовле-
ния липких-пастообразных смесей
динамической вязкостью от 200 до
10s Па с (от 2-Ю5 до 108 сП).
Смеситель представляет собой
смесительную камеру корытообраз-
ной формы с рубашкой для нагрева
или охлаждения смеси.
Таблица 1.71
Техническая характеристика фрезерно-лопастных смесителей
Показатели ФЛ-0,01 ФЛ-0,04 ФЛ-0,16
Объем смесительной камеры, м5: номинальный рабочий 0,01 0,08 0,04 0,032 0,16 0,125
Рабочее давление, МПа (кгс/см2): в смесительной камере в рубашке в пневмоцилицдрс от вакуумметри- ческого 0,02 (0,2) до избыточного 0,002 (0,02) 0,6(6) ’ 0,4-0,6 (4—6) от вакуумметри- ческого 0,02 (0,2) до избыточного 0,002 (0,02) 0,6(6) 0,4—0,6(4—6) от вакуумметри- ческого 0,02 (0,2) до избыточного 0,002 (0,02) 0,6(6) 0,4—0,6 (4—6)
Рабочая температура в смесительной камере и рубашке, °C от-20 до+130 от-20 до+130 от-20 до+130
Частота вращения ротора, с"1 (об/мин): для исполнений 24У-01 и 24К-01 для исполнений 24У-02 и 24К-02 8,3 (500) 40(2400) 5 (300) 25 (1500) 4,17(250) 16,6 (1000)
Привод ротора: электродвигатель: тип мощность, кВт частота вращения, с-1 (об/мин) передаточное число поликлиновой передачи: для исполнений 24У 01 и 24К-01 для исполнений 24У-02 и 24К 02 В80В4 1,5 25 (1500) 3 0,6 2В112Ма6 3 16,67(1000) 3,33 0,66 В160М8 11 12,5 (750) 3 0,75
Привод разгрузочного клапана 1412-050x0063 1412-050x0100 1412-100x0160
Габаритные размеры, мм 995x386x685 1268x534x935 1870x960x1461
Масса, кг, не более: общая: для исполнений 24У-01 и 24К-01 для исполнений 24У-02 и 24К-02 в том числе коррозиошюстойкой стали: для исполнений 24К-01 и 24К-02 145 148 48 330 340 101 1050 1060 223 1
653
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.97. Общий вид смесителя ФЛ-0,01
Внутри смесительной камеры раз-
мещены два ротора с зет-образными
лопастями, которые имеют различ-
ную частоту и направление вращения.
Смесительная камера может опроки-
дываться под определенным углом
относительно оси одного из роторов.
Опрокидывание производится с по-
мощью червячного, винтового или
гидравлического механизма (в зави-
симости от типоразмера смесителя).
Крышка смесительной камеры,
прикрепленная к корпусу шарнирно,
уравновешена противовесом.
Привод роторов — от мотор-ре-
дуктора через цепную передачу или
от электродвигателя и редуктора че-
рез муфту (рис. 1.97А).
Техническая характеристика сме-
сителей с зет-образными лопастями
приведена в табл. 1.71А.
654
Лопастные смесители
Двухвальные лопастные смесите-
ли (рис. 1.98) применяются для при-
готовления смесей вяжущих веществ
в строительной промышленности.
Техническая характеристика двух-
вальных смесителей приведена в
табл. 1.72.
Растворосмесители (рис. 1.99) при-
меняют для приготовления строитель-
ных растворов, а также смесей при
производстве различных материалов
и изделий.
Главным параметром растворо-
смесителей является объем готового
замеса в литрах. Типаж предусматри-
вает следующий типоразмерный ряд
растворосмесителей- 30, 65, 125, 250,
750 и 1200 л, что соответствует емко-
сти по загрузке 40, 80, 150, 325, 1000
и 1500 л.
Техническая характеристика смесителей с зет-образными лопастями
СГ\
L/1
<_/>
Таблица 1.71 А
Показатели ЗЛ-63-01 ЗЛ-100-02 3 Л-250-01 ЗЛ-400-02 ЗЛ-630-01
1 2 3 4 5 6
Объем смесительной камеры, м3: номинальный рабочий 0,1 0,063 0,16 0,1 0,4 0,25 0,63 0,4 1 0,63
Площадь поверхности теплообмена, м2 0,51 0,87 1,32 1,9 2,47
Рабочее давление, МПа (кгс/см2), не более: в смесительной камере в рубашке в гидросистеме 0,01 (0,1) 0,6 (6) 3,6 (36) 0,002 (0,02) 0,6 (6) 3,6 (36) 0 002 (0,02) 0,6 (6) 6(60) 0,002 (0,02) 0,6 (6) 7,5 (75) 0,002 (0,02) 0,6 (6) 7,5 (75)
Рабочая температура °C от-20 до +160 от-20 до +160 от-20 до +160 от-20 до +160 от-20 до+160
Частота вращения ротора, с"1 (об/мин): быстроходного тихоходного 0,93 (55,8) 0,62 (37,2) 1(60) 0,67 (40) 0,77 (46,4) 0,44 (26,5) 0,61 (36,6) 0,405 (24,5) 0,61 (36,6) 0,4 (24)
Угол опрокидывания смесительной камеры, град 105±5 105±5 105±5 105±5 110±5
Привод роторов: электродвигатель: тип:. для исполнений 23У и 23К для исполнений 13У и 13К мощность, кВт частота вращения с-1 (об/мин) тип редуктора 4A100L4 В10014 4 25(1500) 4-125-25-51-1-2 4A132SL4 B132S4 7,5 25(1500) 4-125-25-51-1-2К 4A160S4 B160S4 15 25 (1500) ЦГУ-250-31,5-21 4A180S4 B180S4 22 25 (1500) ЦГУ-315Н-40 21 4А180М4 В180М4 30 25(1500) ЦГУ-315Н-40-21
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
о\
сл
сл
Продолжение табл. 1.71 А
1 2 3 4 5 6
Электродвигатель насосной станции: тип:
для исполнений 23У и 23К 4А71В4 4А71В4 4А80А4 4A90L4 4A90L4
для исполнений 13У и 13К В71В4 В71В4 ВАО21-4 BA90L4 B90L4
мощность, кВт 0,75 0,75 1,1 2,2 2,2
частота вращения с*1 (об/мин) 25 (1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500) 25(1500)
Габаритные размеры, мм: длина 1805 2090 3055 3610 3795
ширина 1125 1325 1745 1935 2165
высота Н:
для исполнений 23У и 23К 1320 1482 1695 2085 2105
для исполнений 13У и 13К 1450 1620 1870 2220 2280
Масса, кг, не более: общая:
для исполнения 23У 1400 2200 3690 5070 6290
для исполнения 23 К 1410 2265 3790 5090 6468
для исполнения 13У 1480 2220 3700 5225 6318
для исполнения 13К 1490 2285 3800 5245 6490
в том числе коррозионностойкой стали:
для исполнения 23 К 165 285 463 697 1156
для исполнения 13К 164 283 461 695 1151
"лава L Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.97А. Общий вид смесителя ЗЛ-бЗ-01
Рис. 1.98. Двухвальный противоточный смеситель:
1 — лопастные валы; 2 — разгрузочный люк
Техническая характеристика ста-
ционарных растворосмесителей при-
ведена в табл. 1.73.
Бетоносмесители
В бетоносмесительных цехах заво-
дов сборных железобетонных изделий
в настоящее время применяют бето-
носмесители как периодического
(цикличного), так и непрерывного
действия. Бетоносмесители могут
быть: а) с перемешиванием, осно-
ванным на свободном падении ком-
понентов смеси; б) с принудитель-
ным перемешиванием.
В бетоносмесителях, где происхо-
дит перемешивание при свободном
падении материалов, к внутренним
стенкам вращающегося смесительно-
го барабана прикреплены лопасти,
обеспечивающие, как и центробеж-
ная сила, подъем и последующее
сбрасывание материала. Эти бетоно-
657
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
смесители изготовляют с наклоняю-
щимися или опрокидными смеси-
тельными барабанами.
Смесители периодического дей-
ствия характеризуются по типоразме-
рам.
Главным параметром этих смеси-
телей является объем готового заме7
са в литрах. Типовой ряд предусмат-
ривает следующие смесители перио-
дического действия: 65, 100 165, 330,
780 и 1600 л, что соответствует емко-
сти по загрузке 100, 150, 250, 500,
1200, 2400 л.
В бетоносмесительных цехах желе-
зобетонных заводов применяют ста-
ционарные смесители с объемом го-
тового замеса 330, 780 и 1600 л, ос-
тальные смесители выполняются пе-
редвижными.
Рис. 1.99. Растворосмеситель:
1 — барабан; 2 — рукоятка включения фрикционной муфты; 3 — лопасть; 4— кронштейн
лопасти; 5 — лопастный вал
658
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.72
Техническая характеристика двухвальных смесителей
Элементы характеристики Марка смесителей
СМ-256 СМ-447А СМ-449 СМ-296А СМ-296Б СМ-460
Диаметр окружности, описываемой ло- патками в мм 750 600 600 350 350 350
Внутренняя ширина корыта в м 1,44 1,14 Ы4 0,64 0,64 0,64
Длина корыта в м 3.5 3 3 2 2 2
Число оборотов лопастного вала в 1 сек 0,5 0,5 0,5 0,5 0,64 0,5
Угол поворота лопаток в град 25 14—19 14—18 14 10 10
Количество лопаток 22 18 21 27 33 27
Ширина лопаток (по средней линии) в мм 135 125 125 75 75 75
Производительность (по глине) в м3/ч 35 18 18 5,9 7,5 3,6
Установленная мощность в кВт 40 28 28 — 10 4,8
Масса смесителя в т 5,635 3,5 4,2 0,7 — 0,6
Таблица 1.73
Техническая характеристика растворосмесителей
Элементы характеристики Модель
С-289В С-209 С-290
Емкость в л: готового замеса смесительного барабана по загрузке 250 325 750 1000 1200 1500
Число оборотов лопастного вала в 1 сек 0,5 0,36 0,33
Производительность в м}/ч 5—6 14—17 19—22
Мощность электродвигателя в кВт 4,5 14 20
Габаритные размеры влг: длина ширина высота 2,16 1,13 1.217 2,965 2,165 1,44 4,165 2,305 1,82
Масса в гп 08 3 4,92
Геометрический объем барабана
смесителя в 3—4 раза больше объема
готового замеса.
Главным параметром бетоносмеси-
телей непрерывного действия являет-
ся производительность в м3/ч (м3/сек)
по выходу готовой бетонной смеси.
Типовой ряд предусматривает сле-
дующие смесители непрерывного
действия: 5, 15, 30, 60 и 120 м3/ч.
Технические характеристики бе-
тоносмесителей (рис. 1.100 и 1.101),
применяемых на заводах промышлен-
ности строительных материалов, при-
ведены в табл. 1.74—1.75.
Основные расчетные зависимос-
ти для определения производитель-
ности лопастных смесителей приве-
дены в табл. 1.76.
659
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.100. Бетоносмеситель периодического действия С-355:
1 — верхний вал привода; 2 — пневмоцилиндр; 3 — разгрузочное устройство; 4 — опорный
ролик; 5 — зубчатый венец; 6 — смесительные лопасти; 7 — неподвижные лопасти; 8 — смеси-
тельная чаша; 9 — очистительная лопасть
Рис. 1.101. Гравитационный бетоносмеситель непрерывного действия С-314А:
1 — барабан; 2 — бандаж, 3 — лопасть; 4 — струйно-распылительное устройство; 5 — зубчатый
венец-бавдаж; 6 — трубка для подачи воды и добавок; 7 — опорный ролик; 8 — упорный ролик
660
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.74
Техническая характеристика бетоносмесителей периодического действия
с принудительным перемешиванием материала
Элементы характеристики Модель
С-693 С-742А С-371 С-355 С-356 С-773
Объем готового замеса в л 100 165 165 330 660 330
Емкость смесительной чаши по загрузке в л 150 250 250 500 1000 500
Число оборотов в 1 сек: смесительной чаши лопастного вала вращающихся смесительных лопастей 0,3 1 2 0,67 4 0,125 0,57 3 0,112 0,52 6 0,088 ’ 0,4 6 0,55 5
Количество неподвижных лопастей 1 2 2 3 3 2
Мощность электродвигателя в кВт 2,8 4,5 4,5 10 14 10
Таблица 1.75
Техническая характеристика бетоносмесителей непрерывного действия
(с перемешиванием материала при его свободном падении)
Элементы характеристики Модель
С-473 С-314А С-673
Производительность в л//ч 40 120 150
Диаметр смесительного барабана в м 1,2 . 1,6 1,75
Длина барабана в лг 2,62 4 5
Число оборотов барабана в 1 сек 0,35 0,3 0,3
Мощность электродвигателя в кВт 20 40 - 100
Габаритные размеры в .и: длина ширина высота 3,865 1,98 1,82 6,058 2,24 2,52 7,847 2,7 3,032
Масса в т 3,15 6,62 13
Таблица 1.76
Зависимости для расчета производительности лопастных смесителей
Определяемая величина Формула Обозначение к формуле
1 2 3
Производитель- ность лопастных мешалок непре- рывного действия (И Г = 3600-х 4 x(d2-</2)x x£sincirt&P<p м3/ч D— диаметр окружности, описываемой лопастями в л«; d—диаметр вала смесителя в м; <р — коэффициент заполнения смесителя, равный 0,5—0,6; b — ширина лопастей в лг; п — число оборотов вала смесителя в 1 сек", Р — коэффициент, учитывающий частичный возврат мас- сы при ее перемешивании; р = 0,75—0,8;
661
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Продолжение табл. 1.76
1 2 3
а — угол поворота лопастей относительно оси шнека, а = 20°; к— коэффициент, учитывающий неравномерность подачи сырья и его разрыхленность, к - 0,6
Производительность лопастных мешалок периодического действия (Q) ф = И'р/и кг/ч V — объем одновременно загружаемого материала вд<3; р — объемная масса материала в кг!м\ т — число замесов в 1 ч
1.4. Оборудование для компакти-
рования
Для контактирования различных
порошкообразных материалов приме-
няются таблеточные машины, валко-
вые и брикетные пресса. Для компак-
тирования твердых бытовых отходов
и отходов металлолома применяются
периодически действующие гидрав-
лические прессы.
1.4.1, Таблеточные машины
Таблетирование представляет собой
процесс получения методом прессова-
ния компактных изделий или полуфаб-
рикатов в виде таблеток или брикетов
из сыпучих или волокнистых материа-
лов. Этот процесс широко распростра-
нен в различных отраслях народного
хозяйства, например в медицинской и
пищевой промышленности, в произ-
водстве керамических изделий, в по-
рошковой металлургии и т.д.
Важную роль играет таблетирова-
ние в химической промышленности,
где оно используется в процессах пе-
реработки пластических масс и при
изготовлении катализаторов, а так-
же при производстве асборезиновых
изделий, продуктов бытовой химии
и некоторых видов удобрений для
сельского хозяйства.
Конструктивно таблеточные ма-
шины подразделяются на: ротаци-
662
онные, кривошипные и гидравли-
ческие.
В ротационных таблеточных маши-
нах несколько комплектов пар прессу-
ющих пуансонов и матриц расположе-
ны по окружности стола, причем ось
каждого комплекта пресс-инструмента
параллельна центральной оси стола.
Перемещение пуансонов в направлении
продольной оси, обеспечивающее не-
обходимую последовательность опера-
ций таблетирования, осуществляется
при помощи специально спрофилиро-
ванных цилиндрических кулачков —
копиров, расположенных по обе сто-
роны стола и воздействующих на пол-
зуны, в которых укреплены пуансоны.
Наибольшее распространение в
промышленности переработки плас-
тических масс в фармацевтической, в
пищевой и в электропромышленнос-
ти получили ротационные таблеточ-
ные машины, в которых стол имеет
вращательное движение, т.е. является
ротором, а кулачки неподвижны. Од-
нако наряду с этими машинами при-
меняются машины, в которых враща-
ются кулачки, а стол неподвижен, т.е.
переносное движение комплектов
пресс-инструмента отсутствует.
В России производится ротационная
машина MT-ЗА (рис. 1.102), она пред-
назначена для изготовления таблеток из
различных полимерных материалов.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.102 Таблеточная машина МТ-ЗА
Таблеточная машина имеет литую
станину 1, внутри которой размеще-
ны зубчатый и червячный редукторы
и фрикционная муфта. К станине при-
креплена нижняя плита 2, соединен-
ная пятью колоннами 4 с верхней
плитой 3 Червячное колесо редук-
тора закреплено на главном валу 5,
который приводит во вращение ро-
тор 6. Пресспорошок загружается в
бункер 7, заслонка 8 последнего слу-
жит для перекрытия подачи порош-
ка в приемник 10, а заслонка 9 — для
удаления порошка из приемника пос-
ле остановки машины. В приемнике
порошка расположен ворошитель 11,
вал 12 которого приводится во вра-
щение от главного вала посредством
трех зубчатых колес 13. Машина име-
ет штурвалы для регулирования объе-
ма порошка, засыпаемого в матрицу
при дозировании, усилия таблетиро-
вания, ручного проворота ротора
машины и рукоятку для включения
муфты сцепления при переводе маши-
ны с холостого хода на рабочий. Гото-
вые таблетки по перфорированному
лотку направляются в приемник.
Техническая характеристика машины
МТ-ЗА
Минутная производительность в шт.,
при числе оборотов
ротора 7,4 в минуту.......... 100
при числе оборотов
ротора 9,7 в минуту......... 145
Максимальное усилие
таблетирования в тс ............. 9
Диаметр таблеток в мм........... 30
Максимальная глубина
заполнения матрицы в мм .........50
Масса таблеток в кг ... 0,009—0,016
Число пуансонов .................15
Габариты в плане в мм...... 1450x1775
Высота в мм................... 1810
Масса машины в кг............. 3850
Электродвигатель АО63-8:
мощность в кВт..................7
число оборотов в минуту.......735
В табл. 1.77 приведена техническая
характеристика зарубежных ротаци-
онных таблеточных машин.
663
664
Таблица I 77
Ротационные таблеточные машины
Тип ма- шины Максимальное усилие прессования в тс Максимальный диа- метртаблетокв_мм Максимальная глуби- на заполнения матри- цы в мм Число комплектов пресс-инструмента Кратность действия Производительность в шт!ч Мощность двигателя в кВт Габаритные размеры машины в мм Масса машины в кг Фирма-изготовитель Страна Примечание
1 2 3 4 5 6 1 8 9 10 И 12 13
В-2 2,5 15,4 17,4 16 1 18000—30000 1,47 710x910x1620 480 Stokes США С прессующими роликами
ВВ-2 2,5 15,4 17,4 27 2 72000 1,47 910x860x1620 920 » » То же
D-3 7 24,6 20,6 16 1 19500 1,47 760x1040x1650 795 » » »
DD-2 15 30 26,8 23 2 42 000 3,7—7,4 1320x1550x1830 2590 » » »
DDS-2 15 30 50,8 23 1 18000 3,7—7,4 1320x1550x1860 2430 » » »
230 30 63,5 110,4 10 1 3900—5400 11 1350x1730x2540 7500 » » »
«55» 6,5 11,1 17,4 55 2 79200—316800 3,7 1330x1390x1750 2180 Manesty Англия »
«45» 6,5 15,8 17,4 45 2 64800—259200 3,7 1330x1390x1750 2180 » » »
«37» 8 19 20,6 37 2 53280—223120 5,5 1330x1390x1750 2180 » » »
«29» 10 25,4 20,6 29 2 41760—167040 5,5 1330x1390x1750 2180 » » »
RS-21 15 34,9 50,8 21 1 9800—19500 3,7 1270x1320x1930 2790 » » । С прессующими роликами 1 Эти же машины выпускаются ? с пневматической компенса- I цией давления на усилие / прессования 20 тс
RS-19 15 47,6 50,8 19 1 8500—17000 3,7 1270x1320x1930 2790 » »
RS-14 15 63.5 50.8 14 1 6300- 12600 3.7 1270x1390x1930 2790 » »
ВВЗВ — 15.9 - 27 2 91000 1.47 1070x1320x1730 800 » » Выпускается также на 33 и 39 комплектов пресс-инструмента
D3B — 25,4 — 16 1 30000 1,47 1120x1190x1650 775 » » —
DX2 - 31.7 - 13 1 31200 2,2 1120x1220x1905 1140 » » Выпускается также на 16 и 20 комплектов пресс-инструмента
Глава I Оборудование для механических методов переработки отходов
Продолжение табл. 1.77
=1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Drycota — 20,6 — 16x2 — 10500 1,47 1550x1980x2030 1680 Mancsty Англия Предназначена для изготовле- ния облицованных таблеток, имеется еще три типоразмера
Laycpress — 20,6 — 16x3 — 13440 — 1900x2590x2010 2560 » » Предназначена для изготовле- ния таблеток с двойной обли- цовкой
А2М 12 65 45 — 2 — 5 1000x1500x2200 1900 Hom ФРГ С прессующими роликами
В2М 8 18 18 39 2 До 56 000 2,9 1000x1600x1900 1600 » » —
DR21 8 16 18 21 2 »40000 2,2 800x800x1760 900 » » —
ER16 6 16 16 16 »48000 1,47 650x670x1700 1200 » » С гидравлическим компенсато- ром давления и плавным регу- лированием скорости вращения ротора
RK14 15 40 40 14 1 16800 2,9 1000x1100x1700 1300 Korsch » —
RK20 15 25 40 20 1 24000 2,2 1000x1100x1700 1250 » »
NRD-33 10 22 20 33 1 50000—145000 4 950x950x1600 1900 Kilian » Л Имеют гидравлический ком- > пенсатор давления
NRD-39 10 16 20 39 1 60000—170000 4 950x950x1600 1900 » »
Eifel 14 8,5 32 38 14 1 8000—22000 2,2 550x675x1400 820 » » Имеется пять вариантов испол- нения машины, предусматри- вающие использование до 24 комплектов пресс-инструмента
Pharma 1 4 16 16 15 1 18000—50000 1,47 470x530x1315 460 » »
DPIIS 25 70 80 10 1 7500 - 7,4 830x1550x1810 4000 » » Имеется три варианта исполне- ния машины, предусматриваю- щие использование до 20 ком- плектов пресс-инструта
DPID 12 35 38 27 2 20000— 30000-^0000 8,1 900x900x1600 2900 » » Имеется два варианта исполнения
Pre scoter 8,5 20 16 20 — 12000—32500 2,2 550x675x1400 875 » » Для получения облицованных и двухслойных таблеток
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
о\
С\
Продолжение табл. 1.77
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
RU-ZS 8,5 20 16 20 2 12000—32500 2,2 550x675x1400 840 Kilian ФРГ Для получения двухслойных таблеток
RT-SM-3 — 23 30 22 1 10560—23760 5,5 1120x1350x1920 3000 Kikusui Япония С двухступенчатым прессовани- ем и прессующими роликами; шесть скоростей вращения ротора
RTM-S36 6 12 15 36 1 29160—116640 2,2 800x710x1680 — » » С двухступенчатым прессовани- ем и плавной регулировкой скорости вращения ротора
RTM- S36DC 6 И 15 36 — 19400—38800 2,2 . 1250x920x1530 1140 » » Для изготовления облицован- ных таблеток; прессование двухступенчатое, регулировка скорости ротора плавная
8А — 23 14 12 1 16800—18000 1,47 830x850x1650 480 » » Выпускается также с 16 ком- плектами пресс-инструмента диаметром 13 леи
8D-1 — 30 35 15 2 18000 3,7 1200x1300x1800 2500 » »
8D-2 — 23 14 . 21 2 34800—40200 2,2 1000x1200x1800 910 » » Выпускается также с 25 ком- плектами пресс-инструмента диаметром 12,7 леи
RT-F-9 — 20 14 9 1 10800 1,47 700x740x1360 760 » » Для прессования бульонных кубиков
К VI 1.5 14x14 40 12 1 10800 0,8 — 650 VEB Tabak und Indus- tnemaschi- nen ФРГ
К Vila 6 20 14 25 2 24000 1,8 — 1750 To же » Выпускается в двух исполне- ниях: с роликами на ползунках и с прессующими роликами
К VIII 12 30 15/30* 12 1 6000 1,8 — 1670 » » То же
КIV 15 50 80 10 1 3600 22 — 3120 » » —
К Ха 18 80 100 10 1 3600 2,9 — 5100 » » —
* В числителе — с прессующим роликом, в знаменателе — при роликах на ползунах.
"лава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Кривошипные таблеточные ма-
шины
Кривошипные таблеточные ма-
шины с рычажным механизмом прес-
сования относятся к автоматам с пе-
риодическим перемещением обраба-
тываемого объекта. Кривошипные
таблеточные машины являются, как
правило, машинами вертикального
типа с односторонним прессовани-
ем порошка без выдержки под дав-
лением. Компенсаторы давления в
кривошипных таблеточных машинах
применяются сравнительно редко.
По конструкции кривошипные
таблеточные машины весьма разно-
образны; они обычно позволяют по-
лучать таблетки из пресспорошков
диаметром от 12 до 100 мм при уси-
лиях прессования соответственно ле-
жащих в пределах от 2 до 100 тс.
Кривошипная таблеточная ма-
шина (рис. 1.103) состоит из литой
станины 7, в нижней части кото-
рой размещен электродвигатель, а
в верхней — все основные узлы ма-
шины. Через клиноременную пере-
дачу 2 приводится во вращение про-
межуточный вал 3, имеющий штур-
вал 4 для поворота механизмов ма-
шины вручную. Ведомый шкив кли-
ноременной передачи соединен с
валом при помощи фрикционной
муфты, управляемой рукояткой 5.
Через зубчатую передачу вращение
от промежуточного вала передается
на главный вал 6, от которого при-
водится в движение кривошипно-
шатунный механизм прессования и
другие исполнительные механизмы.
Зона прессования перекрыта решет-
кой 7, сблокированной с конечным
выключателем, размыкающим элек-
трическую цепь двигателя при от-
крывании решетки. Готовые таблет-
ки по наклонному перфорированно-
му лотку 8 направляются в тару,
которая устанавливается на кронш-
тейне 9.
Технические характеристики оте-
чественной кривошипной таблеточ-
ной машины ТМ-1 и 12-тонной ма-
шины приведены в табл. 1.78.
Технические характеристики зару-
бежных кривошипных таблеточных
машин приведены в табл. 1.79.
Таблица 1.78
Технические характеристики отечественных
кривошипных таблеточных машин
Показатели Тип машины
ТМ-1 12-тонная
Усилие прессования в тс 9 12
Максимальный диаметр таблетки в леи 45 60
Максимальная глубина заполнения матрицы порошком в леи — 66
Максимальная высота таблетки в леи 65 —
Производительность в шт!ч 3000 1380
Мощность двигателя в кВт 2,8 3,5
Габаритные размеры в леи 738x950x1700 580x1155x1702
Вес машины в кг 950 2500
667
Кривошипные таблеточные машины
Таблица 1.79
Тип маши- ны Максимальное усилие прес- сования в тс Максималь- ный диаметр таблеток в мм Максимальная глубина заполне- ния матрицы в мм Производи- тельность в шт!ч Мощность двигателя в кВт Размеры машины в мм Масса маши- ны в кг Фирма-изготови- тель Страна
Е 2 12,7 11,1 6000 0,37 585x635x1370 248 Stokes США
F 4 19 17,5 5400 0,74 610x915x1520 406 Stokes США
Т 12 38,1 31,8 До 4200 1,47 610x1220x1570 1150 Stokes США
R 15 63,5 50,8 » 3000 2,2 1675x915x2020 2000 Stokes США
«280» 100 102 50,8 » 3000 7,36 1065x1520x2390 5800 Stokes США
Е2 — 12,7 — 5100 0,74 685x1015x1500 304 Manes ty Англия
F3 — 22,2 — 5100 1,47 890x1190x1625 460 Mancsty Англия
2С — 38 — 3300 1,85 1070x1650x2030 1430 Manesty Англия
2CDP* — 38 — 1500 1.85 1090x1420x2340 1570 Manesty Англия
ЗА 24 57,1 57,1 — _ 2,2 1020x1140x1900 1320 Manesty Англия
35Т 35 76,2 — 2160 2,2 1140x1420x2410 1700 Manesty Англия
Р2 30 44,4 44,4 2100 2.9 1220x1140x2000 1345 Bradles & Torton Англия
Р4 50 57,1 100 1800 3,7 1470x1470x2540 2940 To же Англия
ЕКО 3 20 20 3000 0,37 500x500x1400 140 Korsch ФРГ
EKI 5 30 30 3000 1,1 700x700x1500 350 Korsch ФРГ
ЕКП 10 50 40 2400 1,47 800x800x1700 520 Korsch ФРГ
EK1V 25 80 70 2400 3,3 1100x1100x2100 1300 Korsch ФРГ
KS 2,5 18 16 1500—4800 0,74 — 280 Kilian ФРГ
KIS 5 35 21 2100 1.47 — 330 Kilian ФРГ
Kill 20 60 60 1800 2,2 — 1100 Kilian ФРГ
4-В — 17 13 3600 0,37 750x600x1300 180 Kikusui Япония
5-В — 24 15 3600 0,37 750x600x1400 240 Kikusui Япония
6-В — 40 16 2860 0,74 820x700x1500 360 Kikusui Япония
7-А . 50 18 2700 1,47 1000x1000x1600 450 Kikusui Япония
КТ-2 2 16 16 3000—4200 0,37 610x780x1480 320 Kimura Япония
КО 1.5 13 — 3000 0,15 175x450x545 34 Indola Голландия
KJ** 5 28 18 1080—3600 0,37 380x530x1350 135 Indola Голландия
К1** 10 40 30 2520 и 2860 1.1 550x660x1500 750 Indola Голландия
К2** 24 50 40 1800 и 2700 2,2 820x810x1740 1000 Indola Голландия
СТ60*** 15 60 70 900—2100 12 900x1000x1800 1250 -. Ronchi Италия
* С двусторонним прессованием. * * Предназначены для изготовления лекарственных таблеток; пресс-инструмент многогнездный. * ** Имеет вариатор скоростей.
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис 1.103. Кривошипная таблеточная машина (12 тс)'
а — продольный разрез; б — узел регулировки механизма прессования
Гидравлические таблеточные
машины
Гидравлические таблеточные ма-
шины представляют собой автомати-
зированные гидравлические прессы;
этим машинам присущи все досто-
инства гидравлических прессов: про-
стота устройства, надежность конст-
рукции, широкий диапазон регули-
рования параметров таблетирования.
В горизонтальных гидравлических таб-
леточных машинах, получивших осо-
бенно широкое распространение в
связи с необходимостью получения
крупных таблеток, дозирование осу-
ществляется путем захватывания пе-
ремещающейся матрицей определен-
ного объема пресспорошка из бунке-
ра, внутри которого расположены
пуансоны — рабочие органы маши-
ны Такая система дозирования позво-
ляет производить таблетирование бо-
лее широкого ассортимента прессма-
териалов, чем система дозирования
кривошипных и ротационных табле-
точных машин, и уменьшает пыле-
ние. Гидравлические таблеточные ма-
шины позволяют при малых габари-
669
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
тах развивать большие прессующие
усилия и, следовательно, получать
крупные таблетки. Разновес таблеток,
изготовляемых на гидравлических
таблеточных машинах из пресспорош-
ков, не превышает 0,5 %. Наличие
минимального количества движущих-
ся частей, совершающих перемеще-
ния лишь при выполнении рабочих
операций, позволяет значительно
снизить затраты энергии.
В гидравлических таблеточных ма-
шинах в широком интервале регули-
руется вес таблетки, время дозиро-
вания, давление прессования, ско-
рость прессования, время выдержки
таблетки под давлением и скорость
выталкивания. Все это способствует
получению высококачественных таб-
леток.
Отличительной особенностью
этих машин, помимо применения
гидропривода для осуществления
операций технологического цикла,
является горизонтальное расположе-
ние пресс-инструмента, что позво-
ляет применять для дозирования ме-
тод с отсечкой дозы порошка, рас-
положенного между торцами пуан-
сона (см. рис. 1.104).
Рис. 1.104. Гидравлическая таблеточ-
ная машина:
1 — передняя поперечина; 2 — задняя по-
перечина; 3 — колонна; 4 — гидроци-
линдр прессования; 5 — плунжер; 6 —
прессующий пуансон; 7 — неподвижный
пуансон; 8 — бункер-питатель; 9 — гид-
роцилиндр перемещения бункера-питате-
ля; 10 — винтовой механизм
На основании гидравлической
таблеточной машины (рис. 1.104) ус-
тановлены две плиты — поперечины
передняя 1 и задняя 2, стянутые меж-
ду собой двумя колоннами 3. В перед-
ней поперечине установлен гидроци-
линдр прессования 4, к плунжеру 5
которого прикреплен прессующий
пуансон 6. Неподвижный пуансон 7
прикреплен к задней поперечине.
Колонны одновременно выполняют
функцию направляющих для бунке-
ра питателя 8, который несет матри-
цу; ее отверстие расположено соосно
с пуансонами. Перемещение бунке-
ра-питателя и матрицы в осевом на-
правлении осуществляется с помо-
670
щью двух гидроцилиндров 9 (на схе-
ме показан один), закрепленных в
передней поперечине.
Технические характеристики оте-
чественных и зарубежных гидравли-
ческих машин приведены в табл. 1.80
и 1.81.
1.4.2. Прессовое оборудование
Гидравлические прессы
На гидравлических прессах изде-
лия изготовляют двумя методами:
компрессионным (прямым) и транс-
ферным (литьевым). Компрессионное
прессование в свою очередь подраз-
деляют на холодное и горячее.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.80
Гидравлические таблеточные машины конструкции ЦП КБ ХМ
Показатели Индекс модели
2705 2703 2706
Наибольшее усилие прессования в тс 32 63 160
Наибольшее число циклов в час 1200 700 500
Наибольший диаметр таблетки в мм 75, 50; 40 * НО 40**
Масса таблетки в кг — 0,5 0,05
Диаметр рабочего цилиндра в мм 150 210 260
Диаметр штока рабочего цилиндра в мм 130 200 240
Ход поршня наибольший в мм 30 50 50
Диаметр гидроцилиндра привода бункерного пита- теля в мм 100 100 150
Диаметр штока гидроцилиндра привода бункерного питателя в мм 65 65 100
Ход бункерного питателя наибольший в мм 130 200 160
Электродвигатель: тип мощность в кВт число оборотов в минуту АО63-6 10 980 АО63-6 10 980 АО73-6 20 975
Насос сдвоенный лопастной, тип 12Г12-25А 8Г12-25А 12712-26А
Производительность насоса в л/мин 100/12 100/8 200/12
Давление наибольшее в кг/см1 65 65 64
Максимальное давление при прессовании в кг/см1 210 210 320
♦ Соответственно при одногнездном, двухгнездном или трехгнездном пресс-инструменте
** Количество гнезд пресс-инструмента.
Процесс холодного прессования
имеет следующие преимущества:
прессование происходит очень быст-
ро и не требует ни нагревания, ни
охлаждения, ни дорогостоящих мно-
гогнездных прессформ.
Недостатком этого метода прес-
сования является то, что готовые из-
делия не имеют гладкой поверхнос-
ти и блеска, которые присущи изде-
лиям, изготовленным в горячем со-
стоянии или путем литья. Методом
холодного прессования изготовляют
изделия простой конфигурации или
с хорошими диэлектрическими свой-
ствами, для которых внешний вид не
имеет большого значения.
Горячее компрессионное прессо-
вание находит более широкое при-
менение, так как оно не имеет ука-
занных недостатков холодного мето-
да. Горячее прессование аналогично
холодному с той разницей, что ма-
териал помещают в закрытую прес-
сформу и нагревают
Основной недостаток компресси-
онного прессования (и холодного, и
горячего) заключается в том, что
полное отверждение изделий толсто-
го сечения затруднено вследствие
плохой теплопроводности пластичес-
ких материалов. Этот недостаток пре-
одолевается использованием метода
трансферного (литьевого) прессова-
ния, основанного на применении
загрузочной (передаточной) камеры,
из которой подогретый материал
после достижения нужной пластич-
ности нагнетается в соответствую-
щую форму
671
СЧ
bJ
Техническая характеристика зарубежных гидравлических таблеточных машин
Таблица 1.81
Индекс машины Усилие прес- сования в тс Диаметр таб- летки в мм Максимальная масса таб- летки в кг Глубина заполне- ния матрицы в мм Производи- тельность в шт/ч Габаритные раз- меры машины в мм Масса машины в кг Мощность двигателя в кВт Фирма-изготовитель Страна
максимальное минимальное максимальное минимальное максимальное минимальное
12 12,2 1,0 44 12 — 51 — 2100* 1370x1070x1600 1010 — Bipel Англия
35 35,5 5,0 76 32 0,25 52 — 1260* 1370x1070x1830 1560 7,4 » »
35 ** 35 5,1 19 5 —— 52 — 25000 * 1370x1070x1830 1560 — » »
70 71,1 8,1 114 51 — 82 — 7200* 1370x1070x2060 1770 — » »
140 142 15 165—230 125 — 190 20 250—350* 2750x1900x1600 6000 — » »
30 30 — 63,5 38 0,086 — — 1150 1420x840x1250 1360 7,4 Logan США
50 50 — 82,5 41 0,2 — — 1150 1800x865x1430 2110 7,4 » »
70 70 — 102 49 0,41 — — 1150 1625x865x1510 1980 7,4 » »
125 125 — 132 54 0,71 — — 1150 1880x1320x1270 3540 11 » »
ЕН-100 100 — ПО — 0,5 — — 300—600 — 2000 6 Texier- Dufort Франция
♦При .максимальном заполнении матрицы.
♦♦Многопуансонная машина.
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Метод прессования получил ши-
рокое применение при производстве
изделий на основе термореактивных
материалов (фенопласты, аминопла-
сты и др), листовых слоистых плас-
тиков (текстолит, стеклотекстолит,
гетинакс и др.), древесностружечных
и древесноволокнистых плит, стек-
лопластиков и др.
Полуавтоматические гидравличес-
кие прессы моделей П-480, П-481,
П-472Б (рис. 1.105, табл. 1.82) пред-
назначены для прессования изделий
из различных видов термореактивных
пластмасс компрессионным методом.
Гидравлическая и электрическая
пресса обеспечивают работу на пяти
режимах: 1) наладочном; 2) полном
автоматическом (вручную только за-
полняют прессформы); 3) полуавто-
матическом без вытакивателя и без
подпрессовок; 5) полуавтоматичес-
ком без подпрессовок.
Гидравлические прессы модели
ПД-476 (рис. 1.106) предназначены
для изготовления деталей из различ-
ных видов термореактивных пласт-
масс компрессионным методом. Ап-
паратура пресса предусматривает ра-
боту на полуавтоматических циклах и
обеспечивает наблюдение за обогре-
вом прессформ и давлением жидко-
сти, а также автоматическое регули-
рование температуры обогрева.
Таблица 1.82
Техническая характеристика полуавтоматических гидравлических прессов
Элементы характеристики П-480 П-481 П-472Б Элементы характеристики П-480 П-481 П-472Е
Номинальное усилие пресса в Н-104 • вниз вверх 25 6Т7 40 10,5 63 17 Усилие выталкивателя в я-ю4- вниз вверх 2,65 5,2 4 6 4,9 8,9
Скорость ползуна в мм/сек: ход наполнения рабочий ход обратный ход 105 2,5 118 80,4 4,1 87,4 80 2,74 80 Ход выталкивателя влг 0,125 0,16 0,16
Наибольший ход ползуна в мм 0,25 0,32 0,38
Размер рабочих плит в мм: слева направо спереди назад 400 400 500 500 600 530
Скорость выталкивателя в мм/сек: вверх вниз 13,9 21,8 26,2 41,3 19,3 35,3
Производительность на- соса в л/мин при давлении: 320 атм 20 атм 5 30 5 30 5 50
Максимальная выдерж- ка под давлением в мин 10 10 45
Давление жидкости в атм 265 305 315 Мощность электродвига- теля насоса в кВт 2,8 2,8 2,8
Расстояние между стой- ками в свету в мм 450 530 510 Масса гидропривода в т 0,2 0,2 0,2
Усилие выталкивателя в Н:
Техническая характеристика
пресса ПД-476
Номинальное усилие
пресса в Н.................... 160-Ю4
Усилие возвратного хода в Н.....35-104
при движении вверх......20-104
при движении вниз......4,21-Ю4
Наибольший ход ползуна в м....0,5
То же, выталкивателя в м.....0,25
673
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Скорость хода в мм/сек\
холостого — вниз................71
рабочего.......................2,7
возвратного...................76,5
Скорость выталкивателя
в мм/сек:
вверх..............................21
вниз...........................100
Наибольшая выдержка
под давлением в мин..............10
Расстояние между стойками
в свету в м....................0,84
Размеры стола в лг:
спереди назад................0,8
слева направо................0,8
Мощность электродвигателя в кВт...4,5
Рис. 1.105. Полуавтоматический гидравлический пресс П-480:
/ — главный рабочий гидроцилиндр; 2 — станина; 3 — конечные выключатели подвижной
плиты; 4 — нижние неподвижные плиты; 5 — гидроагрегат; б — конечные выключатели вытал-
кивания; 7 — гидроцилиндр-выталкиватель; 8 — подвижная плита
674
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.106. Гидравлический пресс ПД-476:
/ — главный гидроцилиндр; 2 — ползун; 3 — плита для установки прессформы; 4 — цилиндр
выталкивателя; 5 — гидроагрегат; 6 — станина
Гидравлические прессы моделей
Д-2434А, Д-2238 (рис. 1.107). Д-2032
могут работать на наладочном режи-
ме, полуавтоматическом с выталки-
вателем и полуавтоматическом без
выталкивателя (табл. 1.83).
Прессы гидравлические многоэтаж-
ные моделей П-730 и П-740 (рис. 1.108,
табл. 1.84) предназначены для произ-
водства плит из поропластов, слоис-
тых и древесных пластиков.
Валковые и вальцевые прессы
В валковых прессах усилие прес-
сования обеспечивается гидросисте-
мой, а в вальцевых прессах — нажим-
ными винтами с механизмом регу-
лировки зазора.
Валковые прессы применяются в
основном для прессования минераль-
ных удобрений, металлических порош-
ков, стекольных шихт, брикетирования
руд и топливно-рудных материалов.
675
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.83
Техническая характеристика гидропрессов для формования изделий
из пластмасс методом прессования
Элементы характеристики Д-2434А Д-2238 Д-2032
Номинальное усилие в Н-104: пресса 250 630 150
возвратного хода 64 95 35
выталкивателя вверх 31,5 80 20
выталкивателя вниз 5,28 13 4,2
Наибольший ход ползуна в м 0,5 0,63 0,5
Ход выталкивателя в м 0,25 0,32 0,15
Скорость ползуна в мм!сек'. холостого хода 62 50 52
рабочего хода 2,22 2 3,8
возвратного хода 55 75 90
Скорость выталкивателя в мм!сек вверх 18,5 15 21
вниз 106 130 100
Наибольшая выдержка под давлением в мин 10 45 30
Давление рабочей жидкости в атм 320 320 320
Размеры стола в м. спереди назад 1 1,4 0,8
справа налево 1 1,4 0,8
Высота стола над уровнем пола в м 0,9 — 0,86
Мощность электродвигателя в кВт 4,5 4,5 45
Габаритные размеры в плане в.и: спереди назад 1 2,327 1,19
слева направо 2,305 2,745 2,33
Высота пресса над уровнем пола в м 3,265 5,22 3,52
Таблица 1.84
Техническая характеристика многоэтажных моделей гидравлических прессов
Элементы характеристики П-730 П-740
Усилие пресса в И-104 1000 1000
Давление рабочей жидкости (масла) в атм 250 290
Наибольший ход плунжера в м 0,8 1,65
Диаметр плунжера в м 0,17 0,59
Количество плунжеров 2 2
Количество этажей 10 11
Размеры плит в.м 2x2,7 1,1x1,255
Расстояние между плитами в ми 110 150
Удельное давление прессования в Н 9,8 105 9.8-106
Нагрев плит Паровой
Давление пара наибольшее в атм 7 7
Температура пара наибольшая в °C 100 160
Размеры рабочих площадок подъемных столов в м: передней задней 3,345x1,245 2,625x9,35
Мощность электродвигателей в кВт 45,7 39,7
Полная высота установки в м 8,16 9,065
676
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.107. Гидравлический пресс Д-2238:
1 — гидротолкатель; 2 — гидропривод; 3 — клапан наполнения; 4 — возвратный гидроцилиндр;
5 — механизм установки конечных выключателей; 6 — подвижная плита; 7— пульт управления;
8 — нижняя неподвижная плита; 9 — колонна; 10— главный гидроцилиндр; 11 — верхняя
неподвижная плита; 12 — гидроцилиндр выталкивателя
Вальцевые прессы обычно приме-
няются в переработке резиновых сме-
сей и полимеров.
На рис. 1.109. приведен валковый
пресс завода Тамбовполимермаш с
гладкой и рифленой поверхностью
вальцев.
Пресс имеет следующие характе-
ристики:
Диаметр валков, мм...............550
Частота вращения валков,
мин"’.......................26,6 (37)
Длина валков, мм.................800
Давление прессования, МПа.... 130—250
Мощность привода, кВт............75
Ширина регулируемого
зазора между валками, мм.......До 10
Габарит пресса с
приводом валков, мм 6000x3650x1870
Масса пресса, кг.............. 13950
На фундаментной плите установ-
лены литые стальные станины с тра-
версами, несущие корпуса с валко-
выми подшипниками. В подшипниках
размещены шейки двух чугунных вал-
ков. Валки приводятся в движение от
электродвигателя через коническо-
цилиндрический редуктор, привод-
ные и'фрикционные зубчатые коле-
са. Привод и пресс монтируют на од-
ной фундаментной плите. Корпуса
подшипников заднего валка закреп-
лены неподвижно, а корпуса перед-
него могут перемещаться в направ-
ляющих станины. Пресс снабжен ме-
ханизмом для регулировки зазора с
предохранительными шайбами, име-
ющим как ручной привод, так и элек-
тропривод.
677
Os
oo
Рис. 1.108. Гидравлический 11-этажный пресс П-740:
1 — станина; 2 — промежуточные плиты; 3 — пульт управления; 4 — гидропривод; 5 — шарнирный трубопровод; 6 — механизм загрузки
и выгрузки; 7 — механизм подъема стола; 8 — главный гидроцилиндр
Глава I. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.109. Валковый пресс конструкции завода Тамбовполимермаш:
1 — подшипники переднего валка; 2 — аварийное устройство; 3 — охлаждающее устройство;
4 — механизм регулировки зазора; 5 — сливная воронка; 6 — ванна; 7 — станина; 8 — фунда-
ментная плита; 9 — траверса; 10— ограничительные стрелы; 11— поддон; 12 — электродвига-
тель; 13 — редуктор; 14— подшипники заднего валка; 15— валки
В случае перегрузки пресса или
попадания между валками инородно-
го тела предохранительные шайбы
срезаются и валки автоматически ос-
танавливаются.
Валковые прессы изготовляют с
различной компоновкой привода.
При этом привод может быть с об-
щим (рис. 1.110) или с индивидуаль-
ными электродвигателями, переда-
ющими вращение каждому валку
через редуктор (рис. 1.111).
Основными зарубежными изгото-
вителями таких машин являются фир-
мы «Гумбольдт», «Хютт» и «Алек-
сандр-верке» (ФРГ), «Сают-Конрер»
(Франция), «Земаг» и «Зейтц» (ФРГ),
«Замет» (Польша) и «Комарек-
Грейвз» (США).
Техническая характеристика оте-
чественных и зарубежных валковых
прессов приведена в табл. 1.85 и 1.86.
Вальцы в резиновой промышлен-
ности применяются для пластикации,
перемешивания, предварительного
формования, перетирания, а также
для дробления и размола каучуков,
резиновых смесей и регенерата.
Наиболее распространенными
являются вальцы отечественного про-
изводства для подогрева и смешения
резиновых смесей (рис. 1.112).
Основные узлы вальцов унифи-
цированы для валков длиной 800 и
1530 мм.
На железобетонной фундаментной
плите 1 установлены две литые чугун-
ные станины 2 таврового сечения.
679
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.110. Компоновка пресса фирмы «Хютт» (ФРГ) с общим электродвигателем
привода:
1 — загрузочное устройство; 2 — валки с корпусами подшипников; 3 — рама; 4 — гидравличес-
кая система; 5 — электродвигатель, б — редуктор; 7 — промежуточные валки
Рис. 1.111. Валковый пресс с индивиду-
альными электродвигателями (Польша):
1 — валки, 2 — крепежная рама; 3 — привод
680
Техническая характеристика отечественных валковых прессов
Таблица 1.85
Тип пресса Диаметр валка, мм Ширина валка, мм Усилие прессования, кН Допускаемое распорное усилие на 1 см рабочей части валка, Н/см Частота вращения вал- ков, мин"1 Мощность привода, кВт » Зазор между валками, мм Производительность, кг/ч • • • Габаритные размеры пресса с приводом вал- ков, мм Размеры бункера в се- чении очага деформа- ции, мм Масса пресса, кг
Конструкция НИИХиммаша 520 520 1500— 2000 30000 18 75 2—8 1500— 6000 4160х х2050х х2115 400x400 13000
Конструкция Дзержинского фи- лиала Ленхиммаша 500 300 1500— 2000 30000 17 45 2—8 2400— 10000 — 300x300 15000
Конструкция Тамбовполимермаша 550 800 — — 26,6 (37) 75 0—10 2000— 10000 6000х х3650х Х1870 300x300 13950
Ленинградский опытный завод «Металлист»: «
ПД630 315/315 315 630 — 11000 16(20) 34 0—10 юоо— 2000 2230х х2200х х2200 200x280 5000
ПД320 160/160 160 320 — 4000 30 59 0—5 300— 400 1280х х900х Х1745 60x70 1260
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
с
оо
Техническая характеристика зарубежных валковых прессов
Таблица 1.86
Тип пресса Диаметр валка, мм Ширина валка, мм Усилие прессования, кН Частота вращения валков, мин-1 Мощность привода, кВт Производительность, т/ч Габаритные размеры пресса с приводом, мм Масса пресса, т Примечание (удель- ное усилие, кН/см)
Фирма «Хютт» (ФРГ) 520 520 711 920 230 285 550 800 750 1500 3000 9600 45 90 160 250 7,5 20 75
Предприятие «Земег Зейтз» (ФРГ)* 1000 1250 3200 1,5—2,5 400 14—19
Фирма «Хумбольт» (ФРГ)* 630 800 1000 1400 300 300 300 500 600 3600 4800 120 — — 1846x2350x1160 2620x3875x1330 3070x4500x1530 3870x5000x1930 3,5 17 23 42 20 кН/см 120 кН/см 160 кН/см
Фирма «Аллиз Чалмерс» (США) 500 450 450 450 600 500 • 400 500 600 600 640 1200 1200 1200 2000 75 50 75 100 150 5 3 4 8 15
Фирма «Кепперн» (ФРГ)** 300 500 1000 1400 200 200 400 1000 350 1100 5300 8650 ♦* 2000x2500x1100 4400x3345x1545 5515x6000x2225 4105x7135x2600
Фирма «Сают-Конрер» (Франция) 800 1000 400 800 1600 3200 40 60
* Фирма выпускает установки производительностью 10,20,41 ** Фирма выпускает установки для брикетирования и компакз до 120 т/ч; мощностью привода до 800 кВт; усилием прессоваь Э, 60—100 т/ч с гладкими, ячейковыми валками. 'ирования 9 типоразмеров 300, 500, 650, 750, 1000, 1400; производительностью 1ия до 10000 кН; температуре шихты до 1000 °C и веса установки до 100 т.
Глава 1, Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.112. Резиносмесительные вальцы с индивидуальным приводом:
7 — фундаментная плита; 2 — станина; 5 — редуктор, 4 — электромагнитный тормоз;
5 — электродвигатель привода; 6 — электродвигатели механизма раздвижки; 7, 8 — червячные
редукторы; Р, 10 — фрикционные шестерни; 11, 12 — передний и задний валки; 13 — выходной
вал редуктора; 14 м. 17— зубчатые колеса; 15— маслосборник; 16— лубрикатор;./# — сливные
воронки; 19 — траверсы, 20 — балансир; 21 — тяга; 22— ограничительные стрелы
В окнах станин на горизонтальных
полках установлено по два корпуса с
шарико- или роликоподшипниками
для валков. Корпусы подшипников
заднего валка неподвижны, а корпу-
сы подшипников переднего валка
могут перемещаться (для изменения
зазора между валками).
Корпусы подшипников переме-
щаются при помощи механизмов ре-
гулирования зазоров. Механизмы име-
ют ручной привод и механизирован-
ный от электродвигателя 6 через чер-
вячный редуктор.
При работе механизированного
привода ручной привод отключается.
Обе станины с подшипниками и
валками закрыты сверху траверсами
таврового сечения.
Станины прикреплены фунда-
ментными болтами к фундаментной
плите.
От выходного вала 13 редуктора 3
через зубчатую пару 14 и 17 приво-
683
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
дится в движение задний валок. Дви-
жение от заднего валка к переднему
передается также с помощью зубча-
той пары 9 Vi. 10 (фрикционная пере-
дача).
Валки внутри пустотелые, ороша-
ются водой через форсунки, распо-
ложенные на подводящих трубах. Вода
вытекает из валка через сливные во-
ронки 18.
На траверсах укреплен качающий-
ся балансир 20, соединенный с ко-
нечными выключателями. При легком
нажатии на тягу 21 концевые выклю-
чатели включают тормоз 4, останав-
ливающий валки при выключении
электродвигателя.
Система смазки валковых под-
шипников ручная, централизован-
ная, состоящая из ручной станции
СРГ-12Е, дозирующего питателя,
фильтров и маслопроводов.
Основные технические данные
вальцов завода «Большевик» приве-
дены в табл. 1.87.
Вальцы для переработки пласт-
масс применяются для пластикации
полихлорвинилового материала, по-
лучения заготовок технических изде-
лий из винипласта и других пласт-
масс, производства ленты из пласт-
массы и смешения различных пресс-
порошков (рис. 1.113).
Технологический процесс произ-
водства заготовок осуществляется сле-
дующим образом. Порошкообразный
материал подается на первые вальцы,
валки которых нагреты до температу-
ры 160—180 °C. В результате пропуска-
ния массы через разогретые валки
происходит желатинизация ее, т.е. пре-
вращение в полупрозрачную пленку,
обволакивающую передний валок.
Получившаяся при желатинизации
пленка еще недостаточно однородна,
684
имеет разную толщину, местами по-
рвана; ее срезают и пропускают не-
сколько раз через зазор вальцов. Пос-
ле достижения нужной однородности
пленку передают на вторые вальцы. На
вторых вальцах пленка смешивается с
отходами производства (обрезки кро-
мок листов, концы труб и т.п.). Сме-
шиваемые материалы несколько раз
пропускаются через зазор вальцов.
После получения однородной массы
лист срезается с вальцов и скатывает-
ся в рулон. В виде рулона пластмасса
передается для питания каландров, на
которых калибруется лента.
При переработке пластических
масс на вальцах распорные усилия,
возникающие между валками, превы-
шают усилия, возникающие при пе-
реработке резиновых смесей; соответ-
ственно и основные детали, воспри-
нимающие нагрузку (станины, вал-
ки и траверсы), усиливаются.
Переработка пластических масс
на вальцах ведется при высоких тем-
пературах, что создает дополнитель-
ные трудности по поддержанию нуж-
ного температурного режима валков,
подшипников и т.п.
Вальцы (рис. 1.113) предназначе-
ны для пластикации пластических
масс и получения заготовок винип-
ластовых листов, труб и ленты.
На чугунной фундаментной пли-
те 1 установлены две стальные ста-
нины 2 с траверсами, несущими вал-
ки 3 с подшипниками 4. Диаметр
валков 550 мм, длина 1530 мм.
Задняя пара валковых подшипни-
ков неподвижна, передняя может
перемешаться в направляющих ста-
нины при помощи нажимных винтов.
Нажимные винты вращаются элект-
родвигателями 5 через червячные ре-
дукторы 6. Вращать винты можно и
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
вручную. Под нажимными винтами тельные устройства, срезающие шай-
установлены кассетные предохрани- бу при перегрузке вальцов.
Таблица 1.87
Основные технические данные вальцов завода «Большевик»
Тип Привод Основные параметры валков
Длина в мм Диаметр в мм Поверхность Окруж- ная ско- рость в м/мин Отношение окружных скоростей (фрикция)
переднего заднего переднего заднего переднего заднего
Листовальные Индивидуальный 800 550 550 Гладкая Гладкая 31,3 33,8 1 1,08
Подогрева- тельные Сдвоенный 800 550 550 Гладкая Гладкая 27 34,2 1 1,27
Индивидуальный 800 550 550 То же То же 27 34,2 1 1,27
То же 1530 550 550 » » 26,6 33,8 1 1,27
Сдвоенный 1530 550 550 » » 26,6 33,8 1 1,27
Групповой для трех машин 1530 550 550 » » 26,6 33,8 1 1,27
То же, для четырех машин 1530 550 550 » » 26,6 33,8 1 1,27
Индивидуальный 2130 660 660 » » 29,5 36,0 1 1,22
Групповой для двух машин 2130 660 660 » » 29,5 36,0 1 1,22
То же, для трех машин 2130 660 660 » » 29,5 36,0 1 1,22
То же, для четырех машин 2130 660 660 » » 29,5 36,0 1 1,22
Дробильные Индивидуальный 800 490 610 Рифленая Рифленая 14,8 37,8 1 2,55
Рафиниро- вочные Индивидуальный 800 490 610 Гладкая Гладкая 25,2 64,6 1 2,55
Сдвоенный 800 490 610 То же То же 25,2 64,6 1 2,55
Групповой для трех машин 800 490 610 » » 25,2 64,6 1 2,55
То же, для четырех машин 800 490 610 » » 25,2 64,6 1 2,55
То же, для пяти машин 800 490 610 » » 25,2 64,6 1 2,55
Промывные Индивидуальный 800 550 550 Рифленая Рифленая 24,4 34,0 1 1,39
Групповой для трех машин 1530 550 550 То же То же 24,4 34,0 1 1,39
Размалываю- щие Индивидуальный 800 550 550 Гладкая Гладкая 10,0 40,0 1 4,0
Групповой для трех машин 800 550 550 Рифленая Рифленая 14,8 37,8 1 2,55
Смесительные Индивидуальный 1530 550 550 Гладкая Гладкая 31,3 33,8 1 1,08
Сдвоенный 1530 550 550 То же То же 31,3 33,8 1 1,08
Групповой для трех машин 1530 550 550 » » 31,3 33,8 1 1,08
То же, для четырех машин 1530 550 550 » » 31,3 33,8 1 1,08
Индивидуальный 2130 660 660 » » 33,6 36,0 1 1,07
Смсситсльно- подогрева- тельные Индивидуальный 1530 550 550 Гладкая Гладкая 28,8 33,8 1 1,17
Сдвоенный 1530 550 550 То же То же. 28,8 33;8 1 1,17
Групповой для трех машин 1530 550 550 » » 28,8 33,8 1 1,17
То же, для четырех машин 1530 550 550 » » 28,8 33,8 1 1,17
Смесительно- листовальные Групповой для двух машин 2130 660 660 Гладкая Гладкая 33,6 36,0 1 1,07
То же, для трех машин 2130 660 660 » » 33,6 36,0 1 1,07
То же, для четырех машин 2130 660 660 » » 33,6 36,0 1 1,07
685
Рис. 1.113. Вальцы для переработки пластических масс:
1 — фундаментная плита; 2 — станина; 3— валки; 4— подшипники; 5 — электродвигатель; 6 — редуктор; 7 — система водоподогрсва;
8 — редуктор; 9 — приводные шестерни; 10 — фрикционные шестерни; 11 — электродвигатель привода; 12 — колодочный тормоз;
13— приспособление для возврата массы; 14 — груз; 75— ограничительные стрелы; 16 — приспособление для съема материала
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Валки нагреваются перегретой
водой, поступающей в их внутрен-
нюю полость от системы водоподог-
рева 7. Давление перегретой воды по-
рядка 1,5 МПа. Температура нагрева
валков — до 180 °C.
Привод вальцов — через двухсту-
пенчатый коническо-цилиндричес-
кий редуктор 8 и пару приводных
колес 9 к заднему валку (окружная
скорость 32,8 об/мин). Передний ва-
лок приводится во вращение через
пару фрикционных колес 10 (фрик-
ция 1,0; 1,17 и 1,27). Асинхронный
электродвигатель 11 (N - 75 кВт при
п = 985 об/мин) соединен с редукто-
ром упругой муфтой. Малое колесо
посажено на выносной вал редукто-
ра. Для останова вальцов служит ко-
лодочный тормоз 12.
Корпусы подшипников машины
стальные, литые с запрессовкой
стальной втулкой (для образования
полости циркуляции охлаждающей
воды). В подшипники запрессовыва-
ется втулка из бронзы. Зазор между
шейкой валка и вкладышем несколь-
ко увеличен (вследствие повышения
температуры подшипника) и принят
0,8 мм на диаметр.
Подшипники уплотнены специ-
альным устройством, рассчитанным
на работу при повышенной темпера-
туре. Устройство состоит из резиновой
манжеты специального профиля и
пружины. Из применяемых отечествен-
ной промышленностью маслостойких
материалов для изготовления уплот-
нений можно рекомендовать севанит
марки С-11, обладающий наибольшей
теплостойкостью. Для сигнализации о
перегреве подшипника в корпус
встроено термореле типа ТР-200.
Система смазки валковых подшип-
ников — циркуляционная. Циркулиру-
ющее в системе масло служит также
для отвода теплоты от подшипников.
Выходящая из вальцов масса для
питания каландров должна быть свер-
нута в рулон. Для свертывания массы
в рулон применяется специальный
валик диаметром 120 мм, прижимае-
мый к образующей переднего валка.
Передвижные ограничительные
стрелы 75 позволяют регулировать
ширину вальцуемого материала.
Для съема материала при изготов-
лении ленты применяется приспособ-
ление 16из двух дисковых ножей, ус-
тановленных на передвижных карет-
ках. Ножи прижимаются к образую-
щей валка пружинами. Каретки с но-
жами при помощи ходового винта с
правой и левой резьбой совершают
возвратно-поступательное движение
вдоль образующей валка. При этом
срезается лента нужной ширины. Ши-
рина срезаемой ленты может регули-
роваться в пределах от 100 до 250 мм
соответствующей установкой кареток
Производительность вальцов 60—80 л
за цикл. •
Технические характеристики оте-
чественных и зарубежных вальцов
приведены в табл. 1.88.
Каландры
Каландры для переработки рези-
новых смесей
В резиновой промышленности ка-
ландры используются для формова-
ния, калибровки, промазки, получе-
ния листа и пленки, обкладки, дуб-
лирования, тиснения, профилирова-
ния, разглаживания поверхности и
других технологических операций.
На рис. 1.114 показан трехвалко-
вый прослоечный каландр с диамет-
ром валков 360 мм и длиной рабочей
части валка 1100 мм.
687
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Технические характеристики вальцов
Таблица 1.88
Тип вальца Длина рабочей части валка в мм Диаметр валков в леи Окружная скорость в м/мин Фрикция Потребляемая мощ- ность в кВт Загрузка в кг для валь- цов периодического действия
переднего заднего переднего заднего
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Вальцы отечественной промышленности для резины
Смесител ьно-л истовал ьн ые 2130 660 660 32,7 35,0 1:1,07 ПО —
1530 550 550 35,4 31,8 1:1,08 75
800 550 850 31,8 34,2 1:1,08 55 —
Регенераторно-смесительные 1530 550 550 27,0 37,2 1:1,39 55 —
Подогревательные 2130 . 660 660 28,7 35,0 1:1,22 110 —
1530 550 550 27,4 33,8 1:1,28 55
800 550 550 27,0 34,2 1:1,27 55
Дробильные 800 490 610 14,0 37,8 1:2,55 55 —
Размалывающие 800 550 550 10 40 1:4 90 —
Рафинировочные 800 490 610 25,2 64,8 1:2,55 55 1
Промывочные 800 550 550 24,4 34,2 1:1,39 55 —
Вальцы зарубежных фир и
Фирмы «Трестер» (ФРГ}
Мх8 700 300 — — " 22 12
Мх12 1000 400 — — — — 44 30
Мх14 1200 450 — — — — 65 40
Мх18 1500 550 — — — 1:1,2 100 60
Мх20 1800 600 — — — — 120 80
Мх20 2100 665 — — — — 145 100
Завода «Бузулук» (Чехия)
Смесительные
10287 2100 690 650 27,2 31,6 1:1,16 90 80
10137 1500 550 565 — — 1:1,2 40 50
1000 400 400 15,2 20,3 1:3,5 33 I
Фирмы «Давид Бридж» (Англия)
Вальцы 84” 2133 660,4 563,5 33,15 36,3 1:1,085
Фирмы «Гауболъд» (ФРГ)
Смесительные 2100 665 665 30,3 33,5 1:1,11 150 —
1500 550 550 28,3 31,1 1:1,1 80 —
Подогревательные 2100 665 665 26,1 32,6 1:1,25 150 —
1500 550 550 24 31,1 1:1,29 80 —
Рафинировочные 800 550 550 17,3 37,4 1:2,16 73 —
Фирмы «Бергер» (ФРГ)
Смесительные 2100 665 665 28,6 32 1:1,2 125
Подогревательные 2100 665 665 32,6 38,9 1:1,19 150 —
1500 550 550 19,0 22,5 1:1,18 65 —
688
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 1.88
1 2 3 4 5 6 7 1 8 9
Завода «Эрнст Тельман» (Ф РГ)
Смесительные 2100 665 665 23,8 25,9 1:1,08 125 —
Смесительные и подогрева- тельные 1530 550 550 19,3 22,5 1:1,16 75 , >
Рафинировочные 800 535 615 18,5 46,5 1:2,5 75 —
Дробильные 800 550 550 12,7 31,8 1:2,5 125 —
Размалывающие 800 550 550 10 40 1:4 125 —
Фи рма «Фаррел» (США)
Смесительные и подогрева- тельные 2130 1530 660 550 660 550 — 31—37 34—38 1:1,25 1.1,25 110^150 55—90 =
Промывные 910 635 710 — — 75 —
Дробильные 910 635 710 — — — 183 —
Рафинировочные 800 535 620 — — 1:2,5 — —
Фирма «Адамсон» (США)
Смесительные и подогрева- тельные 2130 1530 660 550 660 550 . — — 110-3-150 75—110 ,
Промывные 800 535 620 — — — — —
Дробильные 1070 620 620 15,4 46,2 1:3 — —
Раф инировочные 910 935 620 — — 1:2,5 1:3 — —
Вальцы отечественной промышленности для пластмасс
Д/пластмасс 2130 660 660 35 3 45,2 1:1,28 90 —
Д/пластмасс 1530 550 550 33,8 — 1:1 55 —
Д/пластмасс 800 550 550 19,5 23,8 1:1,2 55 —
Д/пластмасс 800 300 300 31.5 28,5 1:1,1 15 —
Рис. 1.114. Трехвалковый прослоенный каландр 360x1100:
1 — станина; 2 — траверса; 3— фундаментная плита, 4 — подшипники, 5 — нижний валок;
6 — выносной валок, 7 — верхний валок; 8 — механизм раздвижки валков, 9 — электродвига-
тель; 10— угловой редуктор; II — приводные шестерни
На каландре можно накладывать
прослойки на закроенные полосы
корда для автомобильных и авиаци-
онных покрышек, • каландрировать
тонкие резиновые ленты и резину
небольшой ширины.
689
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Расположение валков каландра
Г-образное. Это позволяет использо-
вать каландр как прослоенный в ре-
зиновой и шинной промышленнос-
ти для выпуска резиновых полос и
лент небольшой толщины и шири-
ны, а также применять его в промыш-
ленности искусственной кожи.
Каландр состоит из двух чугун-
ных станин 7, соединенных травер-
сой 2 и установленных на чугунной
фундаментной плите 3. В прорезях
станин установлены подшипники 4,
в которых вращаются попарно на-
встречу друг другу три валка. Под-
шипники выносного валка 6 могут
перемещаться в горизонтальной, а
подшипники верхнего валка 7 — в
вертикальной плоскости. Нижний
валок 5 неподвижен. Максимальный
зазор между образующими валков
5 мм. Зазор между валками регули-
руется с помощью индивидуальных
механизмов 8 раздвижки валков с
электродвигателями.
Валки каландра вращаются элек-
тродвигателем 9. Привод — через ре-
дуктор Юн пару приводных колес 11
к нижнему валку 5 каландра, а затем
через фрикционные колеса на верх-
ний 7 и выносной 6 валки.
Окружная скорость нижнего валка
34 м/мин, верхнего валка 27,5 об/мин,
и выносного валка 19 м/мин (фрик-
ция между нижним и верхним валка-
ми 1,23 и между верхним и вынос-
ным 1,45. Электродвигатель привода
(А = 40 кВт при п - 1200 об/мин)
работает на постоянном токе; элект-
родвигатель привода механизма раз-
движки имеет мощность N = 0,4 кВт
при п - 1400. об/мин. Передаточное
число редуктора привода 10,35, а ре-
дуктора механизма раздвижки 6660.
Скорость сближения валков равна
690
2,1 мм/мин. Распорное усилие равно
600000 Н.
Для поддержания необходимой по
технологии производства температу-
ры валков к ним подводится пар
(17 кг/ч при давлении 0,3 МПа и ох-
лаждающая вода (1,5 м3/ч). Вес ка-
ландра 10780 кг.
Трехвалковый каландр (диаметр
валков 500 мм, длина рабочей части
валка 1250 мм) с треугольным рас-
положением валков (рис. 1.115), при-
меняется как прослосчный в шинной
промышленности.
Узлы каландра размещены на двух
фундаментных плитах 7 и 2. На пер-
вой плите установлены две чугунные
станины 3 каландра, соединенные
между собой траверсами 4. На вто-
рой плите установлен блок-редуктор
5 с электродвигателем 6 привода.
В проемах станин установлены
подшипники скольжения 7 валков.
Подшипники среднего валка 8 непод-
вижны, подшипники верхнего 9 и
нижнего 10 валков могут перемещать-
ся в направляющих станинах для ре-
гулирования зазора между валками
(максимальный зазор 8 мм).
Верхний валок 9 имеет бомбиров-
ку (0,1 мм на диаметр).
Зазор между валками регулирует-
ся механизмами 77. Привод механиз-
мов — от индивидуальных электродви-
гателей типа АО 41-Б (N = 1 кВт при
п = 930 об/мин) через трехступенча-
тый червячный редуктор. Скорость
перемещения валков при регулиро-
вании рабочих зазоров 2,35 мм/мин,
точность калибра получаемого листа
±0,01 мм.
Валки вращаются электродвигате-
лем постоянного тока (тип П102,
N = 75 кВт, п = 1250 об/мин) через
редуктор с универсальными шпинде-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
лями 12 к каждому валку каландра.
Максимальная окружная скорость
нижнего валка 40 м/мин, при этом
обеспечивается предел регулирования
скорости 1 : 7. Фрикция между ниж-
ним и средним валками каландра
принята 1,1 и между средним и верх-
ним валками 1,2.
Рис. 1.115. Трехвалковый каландр 500x1250 с треугольным расположением валков:
1, 2 — фундаментные плиты; 3 — станина; 4 — траверса; 5 — блок-редуктор; 6 — электродви-
гатель привода; 7 — валковые подшипники; 8 — средний валок; 9 — верхний валок; 10— ниж-
ний валок; 11— механизм регулирования зазора; 12 — универсальный шпиндель
Валки каландра чугунные, рабочая
часть отбелена (твердость HRC45—50).
Для поддержания постоянной темпе-
ратуры (до 120 °C) вдоль рабочей ча-
сти валка имеются периферийные
сверления, по которым проходит го-
рячая или охлаждающая вода, в за-
висимости от режима работы. Задан-
ная температура в процессе работы
поддерживается автоматически.
Трехвалковый универсальный ка-
ландр (рис. 1.116), выпускаемый за-
водом «Большевик», с диаметром
валков 610 мм и длиной рабочей час-
ти валка 1730 мм, предназначен для
листования резиновой смеси, обклад-
ки тканей резиновым слоем и про-
мазки тканей резиновой смесью. Ма-
шина может работать с фрикцией и
без фрикции (при перестановке ко-
лес), что делает ее универсальной.
Благодаря этому, машина получила
широкое распространение. •
На двух чугунных станинах 7 зак-
рытого типа, расположенных на фун-
даментной плите 2 и соединенных
траверсой 5, установлено по три пары
валковых подшипников. Подшипни-
ки 4 среднего валка 5 неподвижны, а
подшипники 6 и 7 нижнего 8 и верх-
него 9 валков могут перемещаться по
направляющим станины. Механизм
регулирования зазора 10 имеет инди-
видуальный электродвигатель 77, обес-
печивающий скорость раздвижки
(или сближения) 3,4 и 5,2 мм/мин.
При крайних положениях нижнего и
верхнего валков конечные выключа-
тели, на которые действуют прикреп-
ленные к корпусу подшипника упо-
ры и рычаги, автоматически выклю-
чают электродвигатель.
691
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.116. Трехвалковый универсальный каландр 610x1710:
1 — станина; 2 — фундаментная плита, 3 — траверса; 4 — неподвижный подшипник; 5 — сред-
ний валок; 6, 7 — подвижные подшипники, 8 — нижний валок; 9 — верхний валок,
10 —- механизм регулирования зазора; 11 — электродвигатель, 12 — электродвигатель привода,
13— редуктор; 14 — вал; 75 — шестерня; 16 — выносной подшипник; 17 — зубчатое колесо, 18 —
тормозная бабка; 19 — приводная бабка; 20 — шкаф системы автоматики, 27— коммуникация
Электродвигатель 12 с регулиру-
емой скоростью вращения вала че-
рез редуктор 13 и вал 14 вращает
малое шевронное колесо 15. Второй
конец вала 14 опирается на вынос-
ной подшипник 16. От колеса 15 вра-
щается большое приводное зубчатое
колесо 77, сидящее на шейке сред-
него валка. На шейке этого валка,
кроме того, сидит шевронное коле-
со, которое находится в зацеплении
с колесами, сидящими на верхнем
и нижнем валках. Окружная скорость
среднего валка 80 м/мин, верхнего
80 м/мин и нижнего 57 м/мин. Пе-
редаточное число редуктора (типа
КЦ-60) i = 7. Мощность электродви-
гателя привода N = 165 кВт при п =
= 970 об/мин.
Валки каландра — пустотелые.
Они могут охлаждаться водой или
обогреваться паром, поступающим
через трубы с телескопическим уп-
лотнением.
692
Каландры для переработки плас-
тических масс
Каландры в промышленности
пластических масс применяются для
выработки калиброванных листов и
пленки, для образования рельефных
узоров на листовом материале, для
нанесения на пленку цветных рисун-
ков, для получения двухслойных ма-
териалов (пластик на бумажной или
текстильной основе) и т.п.
В отечественной промышленнос-
ти на указанных операциях работают
каландры, применяемые обычно для
переработки резиновых смесей, с
некоторыми конструктивными изме-
нениями.
Наиболее широко в промышлен-
ности пластических масс каландры
применяются при производстве пле-
нок и листов из поливинилхлорида.
Особый интерес представляет скоро-
стное изготовление тонких пленок
толщиной менее 0,05 мм и шириной
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
1800 мм при скорости до 200 м/мин с
допуском по толщине +0,002 мм. Та-
кая малая величина допуска предъяв-
ляет повышенные требования к каче-
ству машины и тщательности соблю-
дения технологического режима.
Четырехвалковый Г-образный ка-
ландр (рис. 1.117) с валками диамет-
ром 710 мм и длиной рабочей части
1800 мм предназначен для изготов-
ления пленки из пластифицирован-
ного полихлорвинила толщиной
0,08—0,5 мм.
Валки 7, 2, 3 и 4 на подшипниках
скольжения 5 установлены на двух
станинах 6, расположенных на двух
фундаментных плитах 7. В верхней ча-
сти станины связаны между собой
сварными траверсами 8.
Подшипники выносного 7, верх-
него 2 и нижнего 4 валков могут пе-
ремещаться по соответствующим на-
правляющим станин для создания
необходимого (до 40 мм) зазора меж-
ду валками.
Подшипники среднего 3 валка
перемещаются в горизонтальном на-
правлении, создавая перекос средне-
го валка по отношению к верхнему и
нижнему валкам; максимальная ве-
личина перекоса 32 мм. Подшипни-
ки выносного, верхнего и нижнего
валков перемещаются при помощи
механизмов 9 регулирования зазора,
которые представляют собой трехсту-
пенчатые червячные редукторы (пе-
редаточное число 3136) с электродви-
гателями типа П-42 (А = 1,5 кВт при
п = 1000 об/мин). Эти механизмы
обеспечивают перемещение валков
при регулировании зазора со скорос-
тью 0,4—2,0 мм/мин. Механизмы ре-
гулирования зазора установлены на
каждой стороне валка независимо
друг от друга.
Ход подшипников при раздвижке
ограничивается конечными выключа-
телями.
Для обеспечения заданной толщи-
ны каландрируемой пленки предус-
мотрены механизмы 10 выбора люф-
тов в подшипниках и в звеньях меха-
низмов регулирования рабочего зазо-
ра. Нагрузка на валки создается тарель-
чатыми пружинами. Наличие этих ме-
ханизмов позволяет вести приработку
подшипников валков после монтажа
без использования для этого перера-
батываемой массы. Максимальная сила
действия пружин на валок 200000 Н.
Для компенсации неровности тол-
щины пленки по ширине листа за счет
прогиба валков от распорных усилий
на каландре предусмотрено перекре-
щивание оси среднего валка по отно-
шению к верхнему и нижнему.
Перекос среднего валка осуществ-
ляется при помощи механизма 77
перекоса, который состоит из червяч-
ного редуктора с электродвигателем
типа АО 41-4 (N - 1,7 кВт при п -
- 1420 об/мин). Механизм связан об-
щим валом с двумя червячными па-
рами 72, находящимися в специаль-
ных проемах правой и левой станин.
Для постоянного прижима под-
шипников перекашиваемого валка к
нажимным винтам установлено два
гидроцилиндра 73, расположенных на
станинах каландра. Давление масла
11,5 МПа в гидроцилипдрах механиз-
ма перекоса создастся установкой
мультипликатора. В каландре предус-
мотрены указатели перекоса, а так-
же конечные выключатели, ограни-
чивающие величину перекоса.
Для ограничения растекания сме-
си вдоль валков и получения необхо-
димой ширины пленки на валках
имеются ограничительные стрелы.
693
Рис. 1.117. Четырехвалковый Г-образный каландр 710x1800 для получения полихлорвиниловой пленки:
1 — выносной валок; 2 — верхний валок; 3 — средний валок; 4 — нижний валок; 5 — подшипник валка; 6 — станина; 7 — фундаментная
плита; 8 — траверса; 9— механизм регулирования зазора; 10 — механизм выбора люфтов; 11 — механизм перекоса валков; 12 — червяч-
ная пара; 13 — гидроцилиндр; 14 — станция для приготовления теплоносителя; 15 — питатель; 16 — поворотные ролики; 17— холодиль-
ный барабан; 18 — охлаждающее устройство; 19 — отклоняющий валок; 20 — ножи для обрезки кромок; 21 — аварийное устройство;
22 — электродвигатель привода; 23 — блок-редуктор; 24 — универсальный шпиндель; 25 — масляная станция
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рабочие валки каландра отлива-
ются из чугуна или стали. Твердость
поверхности бочки HRC 55—60, ше-
роховатость — 12-го класса чистоты.
Валки обогреваются и охлаждают-
ся циркулирующим по сверленым
каналам теплоносителем. Рабочая тем-
пература валков 180 °C ± 1,5 °C. Для
поддержания заданной рабочей тем-
пературы валков каландра предусмот-
рена автоматическая станция 14, со-
стоящая из четырех установок. Каж-
дая установка готовит теплоноситель
необходимой температуры на свой
валок отдельно. Подпиточная установ-
ка поддерживает постоянный уровень
теплоносителя в бачках установки.
Управление установками — автома-
тическое и ручное. Термопары уста-
новлены в месте подвода и отвода
теплоносителя из каждого валка.
Поступающая на каландрирова-
ние полихлорвиниловая масса специ-
альным питателем 15 подается в за-
зор между верхним и выносным вал-
ками. Проходя средний и нижний вал-
ки, масса листуется в пленку задан-
ной толщины.
После нижнего валка пленка по-
ступает на валок, где обрезаются
кромки до заданной ширины. Обре-
занная кромка в виде ленты при по-
мощи поворотных роликов 16 возвра-
щается вновь в рабочий зазор между
верхним и выносным валками.
Затем пленка поступает на холо-
дильный барабан 17 для предвари-
тельного охлаждения и на тисниль-
ное устройство для нанесения рисун-
ка. Далее пленка поступает на охлаж-
дающее устройство 18. Привод тис-
нильного устройства — от валков ка-
ландра.
Для обрезки кромок пленки на
каландре предусмотрены ножи 20.
Лезвие ножа монтируется на верти-
кальной качающейся штанге, закреп-
ленной в кронштейне с помощью
державки. Конструкция штанги и дер-
жавки позволяет регулировать поло-
жение ножа как в вертикальном, так
и в горизонтальном положении.
Для измерения толщины прокаты-
ваемой пленки в каландре предусмот-
рена установка бесконтактных толщи-
номеров. Импульсы отдатчиков изме-
рения толщины пленки через систе-
му автоматики передаются на меха-
низм регулирования рабочего зазора
между средним и нижним валками,
чем поддерживается заданная толщи-
на пленки в пределах допуска. .
Для аварийной остановки калан-
дра предусмотрено устройство 21, со-
стоящее из тросов, соединенных с
конечными выключателями. При на-
жиме на трос каландр останавлива-
ется за 1/4 оборота валков (торможе-
ние электродинамическое).
Каландр запускается и останавли-
вается с центрального пульта управ-
ления.
Привод каландра (на каждый ва-
лок отдельно) — от электродвигате-
лей 22 постоянного тока типа П102
(N = 75 кВт при п = 1250 об/мин)
через блок-редуктор 23 (передаточное
число 44,82) и универсальные шпин-
дели 24. Блок-редуктор представляет
собой четыре самостоятельных оди-
наковых редуктора, смонтированных
в одном корпусе. Привод индивиду-
альный на каждый валок. Указанный
привод обеспечивает переменную
фрикцию между валками и регули-
рование окружной скорости валков в
пределах от 6 до 60 м/мин.
Технические характеристики оте-
чественных и зарубежных каландров
приведены в табл. 1.89.
695
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Технические характеристики каландров
Таблица 1.89
Назначение каландра или фирма | ь * Количество вал- ков Диаметр валка в мм Длина валка в мм Рабочая ско- рость в м/мин Мощность в кВт Вес в кг Примечание
Каландры отечественной промышленности для резины
Прослоечный 3 360 1100 34 40 11200 Г-образный
Изоляционный 4 ’310 500 23,2 30 — Г-образный
Прослоечный 3 500 1250 23,2 30 35200 Вертикальный
Универсальный 2 710 1800 — — — Вертикальный
Листовальный 3 710 1800 90 180 73800 Треугольный
Кордный 4 710 1800 90 700 84200 Z-образный
Для транспортных лент 4 950 2800 — — — 5-образный
Каландры зарубежные
Каландры фирмы «Давид Бридж» 'Англия)
Для резины 4 711,2 1981,2 80 270 122400 5-образный
Для резины 3 609,6 1727,2 80 190 63600 Треугольный 90°
Каландры фирмы «Шоу»
Для резины 4 762 2130 90 410 145000 Г-образный
Для резины 3 711,2 1727,2 82 220 71000 Вертикальный
Каландры фирмы «1 °епике»
Для резины 4 700 1800 60 — — Z-образный
Для резины 3 700 1800 60 160 — Треугольный 135°
Каланд ры фирмы «Экк» (ФРГ)
Для резины 3 750 2100 70 160 135000 Г-образный
Для резины 4 720 1730 70 135 —
Каландры фирмы «Берсдорф» (ФРГ)
Для резины 4 700 1800 80 150 — 5 образный
Каландры фирмы «Клейневеферс»
Для резины 4 700 1800 50 150 — 5-образный
Каландры завода «Бузулук» (Чехия)
Для резины 4 712 1800 60 160 90,0 Z-образный
Каландры отечественной промышленности для пластмасс
Для пластмасс 2 710 1800 30 30 46200 Вертикальный
Для пластмасс 4 500 1250 34,5 90 47200 Г-образный
Для пластмасс 4 710 1800 30 125 98300 Z-образный
Для пластмасс 4 710 1800 60 230 Г-образный
КалаНдры для пластмасс зарубежных фир м
«Nora» ФРГ 4 140 300 24 4,5 — L-образный
«Nora» ФРГ 4 250 900 18 16 — L-образный
«Копроп» Япония 4 560 1680 36 75 — Г-образный
«Отпу Products» США 4 610 1675 73 180 — 5-образный
«Berstorff» ФРГ 4 700 1800 60 280 .— Г-образный
«Еск» ФРГ 4 780 2200 25 330 — 5-образный
696
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Машины для непрерывного
выдавливания термопластов
(экструдеры)
Машины для непрерывного выдав-
ливания предназначены для изготов-
ления из гомогенизированных расплав-
ленных термопластов различных про-
филированных изделий или заготовок,
а также для подготовки пластических
композиций и грануляции пластмасс.
Под непрерывным выдавливани-
ем термопластов (экструзией) пони-
мают процесс придания расплавлен-
ному материалу определенной фор-
мы при продавливании его через
оформляющую головку.
Захват полимерного материала,
поступающего из бункера в виде гра-
нул, порошка или ленты, его переме-
шивание, продвижение в цилиндре и
выдавливание последовательно через
сетку, решетку и профилирующее от-
верстие оформляющей головки осуще-
ствляются червяком. Нагрев и расплав-
ление материала происходят под дей-
ствием тепла, поступающего от устрой-
ства внешнего обогрева, и тепла, об-
разовавшегося при трении в процессе
работы червяка. Червяк приводится в
действие от электродвигателя через
вариатор или редуктор и передачу.
Методом непрерывного выдавлива-
ния из термопластов изготовляют тру-
бы, шланги, пленку, ленты, листы,
различные профильные изделия, полые
выдувные изделия с последующей раз-
дувкой сжатым воздухом, а также гра-
нулят. Методом выдавливания можно
покрывать (кэшировать), в частности
полиэтиленом, бумажные и тканевые
ленты, а также металлические изделия.
Большое разнообразие термопла-
стических материалов и изготавлива-
емых из них изделий отражается на
конструкции, исполнении и режимах
работы машин для непрерывного вы-
давливания.
Червячные прессы (рис. 1.118,
табл. 1.90) классифицируют в зави-
симости от производительности,
конструкции и назначения.
Размер пресса определяется внут-
ренним диаметром цилиндра. Произ-
водительность машин с диаметром
червяка 9—400 мм составляет соот-
ветственно 1,5—3000 кг/ч.
Червячные прессы разделяют на
1 одночервячные и многочервячные (в
зависимости от количества червяков);
на машины обычного и специального
типов (в зависимости от геометричес-
кой формы червяка); на машины с оди-
наковым или взаимно противополож-
ным направлением вращения червяков.
К прессам обычного типа относят ма-
шины с цилиндрическим червяком и
убывающим к выходу объемом винто-
вого типа, машины с коническим или
параболическим червяком, с полым
червяком и внутренней нарезкой, с те-
лескопическим червяком и нескольки-
ми загрузочными отверстиями, с на-
борным из дисковых кулачков червя-
ком, а также машины с червяками осо-
бой формы для создания смешивающе-
го и гомогенизирующего эффекта.
Экструзионно-выдувной автомат
представляет собой червячный пресс,
в котором изделия изготовляют в
разъемных формах путем выдавлива-
ния массы червяком и последующей
ее раздувки сжатым воздухом.
На рис. 1.119 показан экструзион-
но-выдувной автомат, предназначен-
ный для производства полых изделий.
Техническая характеристика экст-
рузионно-выдувных автоматов приве-
дена в табл. 1.91, а основные форму-
лы для расчета червячных прессов
сведены в табл. 1.92. '
697
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
. 1.118. Червячный пресс ЧППТр 90x120:
редуктор, 2 — станина; 3 — оформляющая головка; 4 — червяк; 5 — цилиндр; 6 — бункер
Рис. 1.119. Экструзионно-выдувной автомат ЭВА-10П:
1— механизм пластикации, 2— обогревательный цилиндр; 3— угловая оформляющая головка; 4 — стол, 5 — механизм раздува,
6 — подставка, 7 — гидроцилиндр, 8 — пневмокоммуникация, 9 — гидрокоммуникация, 10 — ограждение; 11 — аккумуляторная уста-
новка; 12 — гидроагрегат, 13 — станина; 14 — механизм контроля выброса изделия; 15 — механизм запирания
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
о
о
Техническая характеристика червячных прессов
Таблица 1.90
Элементы характеристики Модель пресса
ЧП-32х5 ШНПП-63 411-90x5 ЧП-90х20 ШМ-150М ЧП-125х5 ЧП-200х4 411-250x3 ЧППК- 100x20 ЧППТР-160 ЧППТР- 90x20
Диаметр червяка в мм 32 63 90 90 150 125 200 250 100 160 90
Длина рабочей части чер- вяка в мм 160 315 450 900 — 625 — — — — 1750
Число оборотов червяка в 1 мин 20—100 25—38; 50—77 23—34; 45—70 19—28; 39—58 53—62 20—70 25—85 25—85 — — 7,5—75
Мощность электродвига- теля в кВт 4,5 4,5/8,1; 10,4/11 9,7/14,6; 15,8/21,5 18,9/26,6, 32,4/39,1 28 32 75 125 75 100 32
Габаритные размеры в м: длина ширина высота 1,25 0,75 1,2 1,85 1,2 1,41 2,1 1,5 1,65 2,6 1,5 1,7 2,968 1,18 1,82 2,45 1,5 1,7 4,605 0,97 2,3 4,509 0,97 2,3 5,275 2,19 7 3,44 1,05 1,91
Масса в кг 1100 1850 2500 3100 4912 3200 7816 8347 9720 14410 4595
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.91
Техническая характеристика экструзионно-выдувных автоматов
Элементы характеристики Модель Элементы характеристики Модель
ЭВА-10П ЭВА-60 ЭВА-10П ЭВА-60
Объем выдуваемого из- делия вл: наибольший наименьший 10 5 60 ' 20 Ход стола в м 0,645 —
Ход механизма раздува и сбро- са изделия вл< 0,28 —
Величина вертикального подъ- сма в м 0,1 0,2
Усилие запирания в II 9,5-104 20-104
Ход подвижных плит в м 0,35 0,53 Максимальный наружный диаметр заготовки в м 0,17 — 1
Расстояние между пли- тами в м: минимальное максимальное 0,2 0,55 0,1
Продолжительность выдавливания заготовки в сек До 10 —
Мощность обогрева в кВт: формующего инструмента цилиндра 4 14,4 12,8
Мощность электродвига- теля насоса в кВт 20 28
Расстояние между ко- лоннами в свету в я: по горизонтали но вертикали 0,4 0,11 0,585 0,458 Удельное давление на материал в МПа-105 12 12
Таблица 1.92
Основные формулы к расчету червячных прессов
Определяемая величина Формула Обозначение к формуле
1 2 3
Производитель- ность одночер- вячного пресса (<?) __ [<nDcocos2aA(nDtga-j6)] О' - z 1 х 2|1+[/Л cosasina х м,/сек. (nDtga - »5) + лч) е tga]/? j для круглой головки 128(L2+4J) л 9 nd4 для щелевой головки rA be} для головки с кольцевой щелью 1е2 i — число заходов червяка; D — диаметр червяка в л<; со — угловая скорость червяка в рад !сек', a — угол подъема винтовой линии в рад’, h — глубина нарезки червяка в м‘, 5 — толщина витка червяка в лг; Li — длина зоны гомогенизации в м; Lx = 5*9D; е— размеры щели (высота) или кольцевого отверстия в лг, <? = 0,002 - 0,0030; р— динамическая вязкость расплава в Н сек/м2; R — константа сопротивления головки; £2—длина оформляющей части головки в м; d— диаметр канала круглой головки В М', '
701
Глава 1. Оборудование для механических методовпереработки отходов
Продолжение табл. 1.92
1 2 3
• / — длина окружности кольцево- го отверстия bjw; Ь — ширина щели в м
Производитель- ность двухчер- вячных прессов с зацепляющимися червяками (Qj) Qx=uh(D-h) 2п-11-~~ + + -1 fnDtga——1- 2(D-A)ZJJ< cosaj DI? sin aP. Lx 12p5, L Г. 2Л h2 Y| 3, I D-h 2(D-h)2J] Ц — зазор между гребнем витка и стенкой цилиндра в м; Pi —давление в камере оформляющей головки в и; b— ширина витка в м. . г
Мощность при- вода одночер- вячных прессов (N) k, k3D3(o2hL N = h + . п2Р2со5ц£ , QPt /tga cos a L — длина цилиндра червячного пресса в м
1.5. Оборудование для гравитаци-
онного обогащения
1,5,1. Промывочные машины
Промывкой называется процесс
дезинтеграции (разрыхления, диспер-
гирования) глинистого материала,
содержащегося в руде, с одновремен-
ным отделением его от рудных час-
тиц в виде глинистой суспензии (шла-
ма) под действием воды и соответ-
ствующих устройств. Глинистые при-
меси могут находиться в горной мас-
се в виде примазок и пленок на руд-
ных частицах, конгломератов с кус-
ками руды и отдельных комьев. В руде,
поступающей на переработку, воз-
можно присутствие глинистых при-
месей во всех трех состояниях.
Промывка может быть самостоя-
тельным процессом, в результате ко-
торого выделяется концентрат, или
подготовительным процессом, после
которого мытая руда направляется на
дальнейшее обогащение. Процесс про-
мывки широко применяется при обо-
гащении железных и марганцевых руд,
россыпей цветных, редких и благород-
ных металлов, нерудных строительных
материалов (щебень, гравий и песок),
кварцевых песков, флюсовых извест-
няков и других материалов.
При выборе схемы и оборудова-
ния для промывки применительно к
конкретным условиям необходимо
оценить промывистость материала.
Под промывистпостью руды понимает-
ся способность материала очищаться
от глинистых примесей в процессе
промывки. Промывистость материала
определяется физико-механическими
свойствами глинистых примесей (гра-
нулометрический состав, пластич-
ность, пластическая прочность и ми-
нералопетрографическая характерис-
тика) и промываемой руды (грану-
лометрический состав, содержание
глинистых примесей и др.).
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Известно несколько способов
оценки промывистости:
а) косвенный по физико-механи-
ческим свойствам глинистых приме-
сей, характеризующим их пластичес-
кое состояние (число пластичности,
пластическая прочность, определяе-
мая по глубине погружения в обра-
зец конуса пластометра Бойченко),
и содержанию частиц менее 0,005 мм;
б) по удельному расходу электро-
энергии, затрачиваемой на промывку;
в) по времени, необходимому для
полного удаления глинистых приме-
сей;
г) по характерному времени и
максимальной скорости промывки,
определяемым экспериментально.
Числом пластичности называется
разность между влажностью глины
(содержанием воды) при верхнем
пределе текучести (когда влажная
глина растекается по плоскости) и
нижнем пределе текучести (когда гли-
на при давлении рассыпается).
Физико-механические свойства
глинистых включений не всегда точ-
но характеризуют промывистость ма-
териала. Однако они позволяют про-
извести предварительную оценку про-
мывистости, не выполняя экспери-
ментов по промывке.
Способы «б», «в», «г» позволяют
точнее оценить промывистость мате-
риала, но требуют проведения экс-
периментов по промывке.
Параметры промывки (способ
«г») введены на основании изучения
кинетики промывки в периодически
действующей промывочной машине,
в соответствии с которой интенсив-
ность (скорость) извлечения глини-
стых примесей в слив I имеет макси-
мум /, достигаемый в момент вре-
мени tc, названный характерным вре-
менем промывки. В качестве характе-
ристики промывистости материала
предложен также параметр К, назван-
ный коэффициентом промывистости
лг=о,5г/0 + бад’.
Классификация материала по про-
мывистости с помощью различных
параметров приведена в табл. 1.93.
Таблица 1.93
Классификация материалов по промывистости
Материал Физико-механические свойства глинистых примесей Параметры процесса промывки Характеристики промывистости
Число пла- стично- сти Пластиче- ская проч- ность, Н/см2 Содержа- ние час- тиц менее 0,005 мм, % Удельный расход электро- энергии, кВтч/т Необхо- димое время промыв- ки, мин Харак- терное время промыв- ки r0, С Коэффи- циент промы- вистости К
Легкопромывистый <5 < 15 <25 <0,25 < 1 <50 > 1
Срсднепромыви- стый 5—15 15—35 25—50 0,25—0,75 1—2 50—150 1—0,5
Труднопромыви- стый 15—35 35—80 >50 0,75—2 150—300 <0,5
Промывочные машины различа-
ют по конструкции и способам дез-
интеграции глинистого материала и
отделения шламов. Классификация
промывочных машин и устройств
приведена в табл. 1.94.
703
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Желоба, плоские грохоты, бута-
ры, мойки корытные и типа спираль-
ных классификаторов применяются
для легко- и среднепромывистых руд.
Скрубберы, скруббер-бутары, вибра-
ционные и бичевые машины и в не-
которых случаях корытные мойки
применяются для трудно- и средне-
промывистых руд. •
Гидравлический вашгерд (рис. 1.120)
представляет собой наклонный желоб
с решетом (с отверстиями размером
10—15 мм), уложенным на рейке вы-
сотой 100—150 мм. Перед вашгердом
устанавливается гидромонитор, кото-
рый направленной струей воды под-
нимает материал на просеивающую
поверхность, дезинтегрируя при этом
глинистые включения. Продукт, про-
шедший через решето желоба, на-
правляется на шлюзы с целью даль-
нейшего его обогащения. Расход воды
на промывку 1 м3 породы на вашгер-
де не превышает 8—12 м3.
Таблица 1.94
Классификация промывочных машин и устройств (по принципу действия)
Способ дезинтеграции Способ отделения шламов Типы машин и устройств
Динамическое действие потоков воды В виде слива и через неподвижные решета Желоба, вашгерды, струй- ’ ные машины
Трение кусков руды друг о друга и о движущиеся поверхности машин при воздействии потоков воды Грохочением или в виде слива через порог Бутары, скрубберы, скруб- бер-бутары, плоские и бара- банные грохоты, вибромойки
Механическое воздействие рабочих органов машины В виде слива через по- рог Корытные мойки, механиче- ские классификаторы, биче- вые мойки
Воздействие ультразвуковых или акустических колебаний То же Акустические аппараты
Размачивание глины в условиях длительного пребывания руды в воде » Промывочные башни
Рис. 1.120. Гидравлический вашгерд:
1 — бункер; 2 — галечный желоб; 3 — приемник; 4 — гидромонитор; 5 — лоток; 6 — решето
Барабанные промывочные грохоты
и бутары в основном имеют такое же
устройство, как барабанные грохоты,
704
предназначенные для грохочения, и
отличаются от последних наличием
приспособлений для более интенсив-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ного механического и гидравличес-
кого воздействия на руду. Грохоты
предназначаются для легкопромыви-
стых руд с небольшим количеством
глинистых примесей, а бутары — для
руд легкой и средней промывистости
крупностью 200—300 мм. Техническая
характеристика серийно выпускаемых
барабанных грохотов и бутар приве-
дена в табл. 1.95.
Таблица 1.95
Техническая характеристика барабанных промывочных грохотов и бутар
Параметры Грохот барабанный ГБ-1,5 Бутара
Размеры барабана, мм: диаметр (внутренний) 1500 1330
длина перфорированной части 2500 5304
общая длина 4200 8300
Угол наклона барабана, градус 3—8 3
Диаметр перфораций става барабана, мм 50 и 10 20
Частота вращения барабана, мин"1 10,7 16
Удельный расход воды, mj/t 1—3 1—3
Пропускная способность, т/ч 90 75
Максимальный размер кусков руды, мм 300—350 150
Мощность электродвигателя, кВт 5,5 30
Габаритные размеры, мм: длина 5385 9008
' ширина 2205 3000
высота 2090 2000
Масса (не более), т 5,2 12,4
Барабанный промывочный грохот
ГБ-1,5 (рис. 1.121) имеет цилиндри-
ческий барабан. •
Бутары по сравнению с промы-
вочными грохотами имеют более
мощную конструкцию, большее от-
ношение длины к диаметру и более
высокие кольцевые пороги.
Барабан бутары состоит из шести
ставов: двух глухих у загрузочного и
разгрузочного концов и четырех пер-
форированных в средней части бара-
бана. На внутренней поверхности ба-
рабана установлены продольные на-
борнцки (пластины, угольники) для
разрыхления руды и кольцевые по-
роги.
Вода подается в барабан под дав-
лением 0,15—0,3 МПа через ороси-
тельную трубу с насадками. Мелкий
материал, прошедший через перфо-
рированную часть барабана, собира-
ется в лоток, установленный под бу-
тарой, и направляется на дальнейшую
стадию обработки; крупные куски раз-
гружаются через торцовую горловину.
Привод состоит из электродвига-
теля, цилиндрической зубчатой пары
и клиноременной передачи.
Некоторые бутары имеют барабан
конической формы. Для труднопро-
мывистых пород в бутарах устанавли-
ваются дополнительные цепи и коль-
цевые пороги.
Расход воды на промывку в бара-
банных грохотах и бутарах зависит от
промывистости материала и колеб-
лется от 1 до 3 м3 на 1 т руды, а рас-
ход электроэнергии — от 0,06 до
0,5 кВт-ч на 1 т руды.
705
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.121. Грохот барабанный промывочный ГБ-1,5:
1 — барабан; 2 — ролики; 3 — привод; 4— приводной ролик; 5 — муфты; 6 — вал; 7 — упорный
ролик
Скрубберы и скруббер-бутары
предназначены для средне- и труд-
но-промывистых руд крупностью до
300 мм.
Скрубберы (рис. 1.122) в отличие
от барабанных грохотов и бутар име-
ют глухие барабаны с торцовыми
стенками, снабженными горловина-
ми для загрузки и разгрузки матери-
ала. Внутри барабан имеет дезинтег-
рирующие и перемешивающие уст-
ройства. В горизонтально установлен-
ных скрубберах дезинтегрирующие
устройства (лопасти, выступы) рас-
полагают по винтовой линии, что
обеспечивает продвижение материа-
ла к разгрузочному концу. Для луч-
шего перемешивания и перетирания
материала и увеличения времени его
промывки часть лопастей может раз-
мещаться перпендикулярно продоль-
ной оси скруббера, а также с накло-
ном, препятствующим движению
материала. Внутренние поверхности
барабана и горловины скруббера фу-
теруются стальными плитами или
резиной.
Барабан приводится в движение
с помощью фрикционных металли-
706
ческих роликов, резиновых (пневма-
тических) шин или зубчатой переда-
чи. От осевого смещения наклонные
барабаны удерживаются упорными
роликами. В процессе работы скруб-
бера поступающая в барабан через
загрузочное отверстие руда подверга-
ется воздействию перемешивающих и
транспортирующих лопастей, созда-
ющих при вращении барабана каскад-
ное движение материала.
Благодаря разнице диаметров заг-
рузочного и разгрузочного отверстий
барабана или специальному кольце-
вому порогу, регулируемому по вы-
соте, в скруббере имеется постоян-
ный слой материала. Наполнение
скруббера достигает 25 % его объема.
Вода подается в барабан скруббе-
ра по стационарному водоводу под
давлением 0,15—0,3 МПа, где она
движется либо навстречу, либо по
ходу потока материала. В противоточ-
ных скрубберах вода в виде шлама
выходит через разгрузочный .желоб,
а промытый материал разгружается
из барабана при помощи перфори-
рованных лопаток или других черпа-
ковых устройств.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Наибольшее распространение по-
лучил скруббер С-12, серийно вы-
пускаемый промышленностью. Ряд
скрубберов разработан по индивиду-
альным проектам. К таким машинам
относятся скрубберы Дальстроя
(ДС-53), Магнитогорского металлур-
гического комбината (ММК), ВНИИ-
ПРОЗолото.
Техническая характеристика
скрубберов приведена в табл. 1.96, а
влияние наклона и частоты враще-
ния скруббера на его пропускную
способность — в табл. 1.97.
Рис. 1.122. Скруббер С-12:
1 — глухой барабан; 2 — лопатка; 3 — ролик приводной; 4 — ролик опорный; 5 — ролик
упорный; 6 и 7 — загрузочная и разгрузочная горловины; 8 — электродвигатель; 9 — редуктор;
10 — вал; II — муфта сцепления
Таблица 1.96
Техническая характеристика скрубберов и скруббер-бутар
Параметры С-12 СБ-12 ДС-53 ММК-2,6 ММК-3,3 ВНИИПРОЗолото
Размеры барабана, мм: диаметр (внутренний) длина 1300 3000 1300 3000 1400 5600 2605 4110 3350 10770 1820 4000 2270 5000 2720 6000 3600 7800
Угол наклона барабана, градус 0—6 0—6 2—4 — — 0 0 0 0
Частота вращения барабана, мин'1 19,2 26,5 20 16 15 — — — 13,4— 19,2
Удельный расход воды, м3/т 1—2 1—3 2—4 2—4 2 4 1—2 1—2 1—2 1—3
Пропускная способность, м3/ч 60 40 40 100 250 200 250 400 250
Максимальный размер кусков руды, мм 150 150 — — — — — — 300
Мощность электродвигателя, кВт 13 17 14 215 500 но 150 200 100
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота 3810 2155 2230 5520 2155 2230 7750 2024 2550 6900 3400 4800 12000 6300 5600 8000 3500 3000 9000 4000 3600 10000 4500 4000 13600 5120 4610
Масса, т 5,45 5,95 5,09 40,4 15,4 30,0 35 40 85,2
707
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.97
Пропускная способность скруббера С* 12 в зависимости от его наклона
и частоты вращения
Наклон, градус Частота вра- щения, мин“* Скорость продвиже- ния материала, мм/с Высота слоя, мм Продолжительность дезинтеграции, с Пропускная спо- собность, м3/ч
1 18 30 200 93 9,9
2 10 30 200 93 11,3
2 12 40 200 70 13,5
2 16 53 - 200 53 18,1
2 18 60 200 47 20,1
2 20 66 200 42 22,6
2 24 79 200 35 21,1
3 18 90 200 31 30,6
4 18 120 200 23 40,8
5 18 150 200 19 51,3
6 18 180 200 16 61,8
Скруббер-бутара СБ-12 (рис. 1.123)
является модификацией скруббера
С-12 и отличается от последнего на-
личием консольной конической бу-
тары, которая крепится к барабану
скруббера при помощи фланца.
Скруббер-бутара предназначена для
тех же условий, что и скруббер, но
обеспечивает дополнительную сорти-
ровку и обезвоживание промытого
материала. Устанавливается она гори-
зонтально или с углом наклона до 6е.
Рис. 1.123. Скруббер-бутара СБ-12:
1 — барабан скруббера; 2 — лопатка; 3 — опорные и приводные ролики; 4— барабан бутары;
5 — рама; 6— электродвигатель
Корытные мойки предназначены
для промывки средне- и труднопро-
мывистых руд.
Корытные мойки подразделяют-
ся на наклонные, горизонтальные и
комбинированные. Наклонные корыт-
ные мойки являются одним из наи-
более распространенных типов ма-
шин. Горизонтальные и комбиниро-
ванные корытные мойки не получи-
ли широкого распространения из-за
более сложной конструкции, предус-
708
Часть IX Основное оборудование для переработки твердых отходов
матривающей дополнительные уст-
ройства по выгрузке и обезвожива-
нию промытого продукта.
По конструкции рабочего органа и
области применения наклонные ко-
рытные мойки можно разделить на
промывочные машины со сплошным
шнеком для легко- и среднепромыви-
стых материалов крупностью 0—10 мм
и лопастные — для средне- и труд-
нопромывистых материалов крупно-
стью до 100 мм. Фактическая круп-
ность промываемого материала в этих
машинах обычно составляет для сред-
непромывистых материалов не более
40 мм и труднопромывистых не бо-
лее 20 мм.
Наклонные корытные мойки от-
личаются количеством, формой и
размерами лопастных валов, углом
установки лопастей, устройством
сливного порога, приводом, систе-
мой ввода и распределения воды на
промывку, а также способом удале-
ния шлама. Создано несколько типов
наклонных лопастных корытных моек.
В конструктивном отношении они
идентичны, но отличаются размера-
ми лопастных валов и корыт
Корытная мойка (рис 1.124) со-
стоит из корыта, по продольной оси
которого расположены два вращаю-
щихся навстречу друг другу вала с
насаженными на них лопастями. Ло-
пасти установлены под углом 65° к
оси вала, благодаря чему достигает-
ся интенсивная дезинтеграция мате-
риала и его перемещение по центру
ванны к верхнему ее разгрузочному
концу.
Рис. 1.124 Корытная мойка.
1 — корыто, 2 — вал, 3 — лопасти, 4 — привод
Загрузка породы в машину про-
изводится вблизи нижнего конца ко-
рыта, которое примерно на 2/3 дли-
ны заполнено водой. Руда при дви-
жении орошается водой, подаваемой
под давлением 0,1—0,2 МПа. Пере-
мещаясь выше зеркала слива, мате-
риал ополаскивается дополнительно
чистой водой из брызгальных уст-
ройств. Разгрузочное окно располага-
ется у верхней торцовой стенки ван-
ны, благодаря чему обеспечивается
обезвоживание промытой руды. Шла-
мы (слив) разгружаются через слив-
ной порог в нижнем конце корыта.
Высоту сливного порога регулируют
с помощью специальных закладных
досок.
709
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Корытные мойки устанавливают-
ся на раму или фундамент наклонно
под углом к горизонту до 12°. Привод
состоит из электродвигателя, клино-
ременной передачи и редуктора. Ре-
гулирование частоты вращения вала
осуществляется с помощью сменных
шкивов клиноременной передачи.
Удельный расход электроэнергии
зависит от промывистости руды и из-
меняется в пределах 0,25—0,75 кВт-ч/т,
воды — 1,5—2,5 м3/т. Эффективность
промывки составляет 85—95 %.
Техническая характеристика на-
клонных корытных моек приведена в
табл. 1.98.
Бичевая промывочная машина
(горизонтальная корытная мойка)
(рис. 1.125) применяется в основном
для промывки труднопромывистых
марганцевых руд и состоит из трех па-
раллельно расположенных отделений.
На валах, установленных в первых двух
отделениях, укреплены бичи по вин-
товой линии (на одном валу — по пра-
вой, на другом — по левой стороне),
а на концах бичей — сменные башма-
ки полуовальной или угловатой фор-
мы. Угол башмаков по отношению к
валу можно изменять, регулируя тем
самым силу механического воздей-
ствия бичей на руду. В третьем отделе-
нии, разделенном перегородками на
камеры, на валу закреплены колесные
элеваторы. Первые два отделения пред-
назначены для протирки руды, а тре-
тье — для промывки.
Руда подается в первое бичевое
отделение и перемещается бичами
вдоль него к противоположному кон-
цу ванны, откуда через окно в пере-
городке поступает во вторую ванну,
в которой движется в обратном на-
правлении и переходит в ковшовую
ванну. В ковшовой ванне руда колес-
ными элеваторами передается по же-
лобам последовательно из одной ка-
меры в другую. Последним элевато-
ром частично обезвоженная руда по-
дается в разгрузочный желоб с пер-
форированным днищем. Рудная ме-
лочь с водой проходит через днище,
а мытая руда разгружается в конце
желоба. Техническая характеристика
бичевых промывочных машин приве-
дена в табл. 1.99.
Таблица 1.98
Техническая характеристика наклонных корытных моек
Параметры К-7 К-12 К-14
Диаметр окружности, описываемой лопастями, мм 750 1200 1400
Размеры корыта, мм:
длина 7500 9050 9050
ширина 1650 2940 3350
Частота вращения лопастного вала, мин-1 16—32 9,4; 12; 15 9,4; 12; 15
Угол наклона корыта, градус 6—12 8—12 8—12
Пропускная способность (максимальная), мл/ч 40 67 100
Максимальная крупность питания, мм 40 100 100
Мощность электродвигателя, кВт 32 55 75
Габаритные размеры, мм:
длина 1600 11810 11960
ширина 2840 3463 3727
высота 8950 1941 2156
Масса, т 10,52 23,56 31,8
710
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. *1.125. Бичевая промывочная машина;
1 — вал; 2 — ковшовое отделение; 3 — бичевое
отделение, 4— колесные элеваторы с перфо-
рированными ковшами
Таблица 1.99
Техническая характеристика бичевых промывочных машин
Параметры МБМ МБМ-1 МПМ-3,2
Диаметр окружности, описываемой, мм: лопатками 2400 2400 3200
ковшами 2200 2200 3570
Длина корыта, мм 4800 4800 6000
Частота вращения валов, мин"1, бичевых 8,4 8,4 6,9
ковшовых 3,2 4,5 6,6
Пропускная способность, т/ч 100—150 100—150 250
Суммарная мощность электродвигателей, кВт 64,8 63,7 146,3
Габаритные размеры, мм: длина 7180 7030 8655
ширина 9665 10230 12360
высота 3770 3820 5115
Масса, т 61 58,8 115
Вибромойки применяются для про-
мывки средне- и труднопромывистых
руд крупностью 20—150 мм и выпол-
няются с рабочим органом в виде
труб или желобов.
Вибромойка СМД-88 конструк-
ции ВНИИСтройдормаш (рис. 1.126)
состоит из четырех промывочных
ванн (труб), расположенных по две
друг над другом.
711
Рис. 1.126. Вибромойка СМД-88:
1, 2 — ванны промывочные соответственно верхняя и нижняя; 3 — вал вибровозбудитсля; 4 — амортизатор пружинный; 5 — электродви-
гатель; 6 — соединительный патрубок
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Верхние сплошные ванны имеют
внутри продольные выступы высотой
20—25 мм улучшающие промывку.
Нижние ванны имеют щелевидные
отверстия размером 3x120 мм для от-
вода шламов и обезвоживания про-
мытого материала.
Ванны попарно связаны диаго-
нальными траверсами в две колеблю-
щиеся в противофазе системы. Каж-
дая из траверс опирается на две пру-
жины, установленные на раме. Для
гашения свободных колебаний на
пружинах смонтированы стабилиза-
торы. Внутри траверс проходит вал с
четырьмя эксцентриковыми втулка-
ми, на которые насажены подшип-
ники. Оси подшипников траверс вза-
имно смещены на величину эксцен-
триситета втулок, а относительно
друг друга — на величину двойного
эксцентриситета.
Такая схема позволяет сообщать
ваннам противофазные колебания, в
результате чего машина работает ди-
намически уравновешенно. На валу
расположен шкив. Посредством кли-
ноременной передачи машине сооб-
щаются колебания от двух электро-
двигателей.
Исходный материал загружается
в верхние ванны, промывается в
них, затем через соединительный
патрубок попадает в нижние ванны,
где окончательно отмывается от
примесей. В верхние ванны вода по-
дается вместе с материалом, а в
нижние — из брызгал, установлен-
ных в верхней части ванн. Под ниж-
ними ваннами имеется сборный ло-
ток для подрешетных вод. Уровень
материала в ваннах регулируется ди-
афрагмами, размещенными на вы-
ходе всех ванн. Ванны наклонены под
углом 2—3°.
Вибромойка СМД-88 рекоменду-
ется для промывки труднопромыви-
стых материалов.
Вибромойка Р-633 конструкции
ВНИИНеруд (рис. 1.127) состоит из
двух промывочных барабанов (труб),
жестко связанных между собой флан-
цами. Между барабанами расположен
инерционный привод, включающий
дебалансный вал с подшипниками,
карданный вал и электродвигатель.
Подшипники закреплены во фланцах.
Машину подвешивают к подвижным
балкам, которые через пружины опи-
раются на неподвижную раму. В ниж-
ней части барабанов имеются отвер-
стия диаметром 5 мм. Каждый бара-
бан оснащен загрузочной воронкой. В
месте выгрузки прикрепляется разгру-
зочное устройство с косой кромкой
порога, поворачивая который, мож-
но изменять степень заполнения ба-
рабанов материалом и соответствен-
но регулировать продолжительность
промывки и пропускную способность
машины. Такая регулировка необхо-
дима при промывке материала с раз-
личными физико-механическими
свойствами. В вибромойке может эф-
фективно промываться труднопромы-
вистый материал с содержанием гли-
нистых примесей до 15 %, в том чис-
ле комовой глины до 7 %.
Вода на промывку поступает че-
рез брызгала специальной конструк-
ции, расположенные в верхней час-
ти барабанов. Часть воды подается
вместе с материалом в загрузочную
воронку. Под машиной смонтирован
сборник для подрешетных вод. Виб-
ромойка работает с повышенным ус-
корением рабочих камер (до 10#).
Вибромойка конструкции СКВ
ГОМ состоит из двух стальных труб,
соединенных разъемными хомутами,
713
Глава I. Оборудование для механических методов переработки отходов
в которых закреплены концы распо-
ложенного между трубами вибровоз-
будителя. Внутри корпуса вибровоз-
будителя вращается эксцентриковый
вал с регулируемыми дебалансами.
Трубы имеют перфорированные
участки для выхода шлама. Со сторо-
ны питания трубы снабжены загрузоч-
ными воронками, а на противополож-
ных концах установлены регулируемые
пороги. Весь такой блок подвешен
шарнирно на четырех тягах, опираю-
щихся на пружины, установленные на
жесткой неподвижной опоре. Эксцен-
триковый вибровозбудитель приводит-
ся во вращение отдельно стоящим
электродвигателем через длинный со-
осный промежуточный вал.
Вода для
промывки
Вода для
промывки
Вода для
споласкивания
Вода для
споласкивания
А
3000
Вид А
Промытый
материал
Исходный материал
1011 12
4134
Шлам
Рис. 1.127. Вибромойка Р-633:
/ — барабан; 2 — подвижная балка; 3 — тяга; 4 — рама; 5 — ограничитель резонансных колеба-
ний; 6 — пружина; 7 — дсбалансный вал; 8 — разгрузочный порог; 9 — разгрузочное устрой-
ство; 10— загрузочная воронка; 11 — карданный вал; 12 — электродвигатель
Вибромойки ВМИ конструкции
НИИЖелезобетон состоят из двух
промывочных желобов, между кото-
рыми смонтирован инерционный
вибровозбудитель. Рекомендуются для
промывки среднепромывистых мате-
риалов с содержанием глинистых
примесей до 10 %.
Расход воды на промывку в виб-
ромойках для среднепромывистого
материала равен 0,9—1,1 м3/т, труд-
нопромывистого — 1,2—1,5м3/т, дав-
ление воды 0,15—0,2 МПа. Удельный
расход электроэнергии составляет
0,25—1 кВт-ч/т; эффективность про-
мывки 85—90 %.
Техническая характеристика виб-
ромоек приведена в табл. 1.100.
714
Расчет производительности промы-
вочных машин
Для конкретных условий промыв-
ки материала производительность
промывочной машины должна опре-
деляться с учетом промывистости
руды, технологических и конструк-
тивных параметров машины.
Расчет производительности про-
мывочных машин следует произво-
дить следующими двумя методами:
по расходу электроэнергии, необ-
ходимой для промывки 1 т матери-
ала; по необходимому времени про-
мывки материала до заданного ка-
чества. Из двух полученных значе-
ний рекомендуется принимать наи-
меньшее.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.100
Техническая характеристика вибромоек
Параметры t ВМИ-25 о V S СП ВМИ-70 Р-633 СМД-88 ВМИ-100 СКВ ГОМ
Размеры промывочных ванн, мм: диаметр барабана (ширина желоба) 400 500 600 700 . 800 800 915
длина барабана (желоба) 1000 3200 3200 2520 3000 3200 4000
Частота колебаний, мин-1 970 970 970 980 (1470) 750 970 750
Амплитуда колебаний, мм 5,7 5,5 5,0 7,0 (4,4) 8 5,0 5—5,5
Угол наклона ванн, градус 1—2 1—2 1—2 0—2 2—3 1—2 —
Пропускная способность, м3/ч 25 40 55 30—70 60 70 60
Максимальная крупность питания, мм 80 100 120 150 . 150 150 120
Мощность электродвигателя, кВт 17 28 40 40 44 55 40
Габаритные размеры, мм: длина 3220 4400 4750 4300 4000 4900 7500
ширина 1500 1750 2200 3000 2750 2450 2500
высота 2200 2750 2750 2820 3100 2900 3250
Масса, т 1,7 2,75 3,2 3,25 8,9 4,2 8.0
Для расчета производительности
(т/ч) промывочной машины первым
методом используется формула
Q = №\/q,
где N — установленная мощность
электродвигателей, кВт;
т] — коэффициент использования
мощности двигателя (для корытных
моек т] = 0,7—0,8);
q — удельный расход электроэнер-
гии на промывку материала (опреде-
ляется опытным путем; для ориенти-
ровочных расчетов принимается по
табл. 1.93), кВт-ч/т.
Для расчета производительности
промывочной машины вторым ме-
тодом используются следующие фор-
мулы:
для скруббера
Q = 60иф//,
где о— внутренний объем барабана, м3;
Ф = 0,8—0,1 — коэффициент за-
полнения барабана материалом;
t — необходимое время промыв-
ки материала до заданного качества
(определяется опытным путем или
расчетом; для ориентировочных рас-
четов принимается по табл. 1.93), мин;
для двухвальной наклонной ко-
рытной мойки
Q = 3QnD2(?Lk /1,
где D — диаметр окружности, опи-
сываемый лопастями, м;
Ф= 0,1—0,15 — коэффициент за-
полнения корыта материалом;
. L — длина корыта, м;
к = 0,8—0,9 — коэффициент ис-
пользования длины корыта;
для вибрационной промывочной
машины
Q = 60mnR2(pL/t,
где т — количество промывочных ванн;
R — радиус ванны, м;
Ф = 0,6—0,7 — коэффициент за-
полнения ванны материалом;
L — длина ванны, м.
715
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
1.5.2. Сепараторы для обогаще-
ния в тяжелых суспензиях
Процесс обогащения в тяжелых
суспензиях заключается в разделении
рудного материала по плотности от-
дельных кусков в гравитационном
либо центробежном полях в суспен-
зии, имеющей промежуточную плот-
ность между тяжелой и легкой фрак-
циями. Тяжелые суспензии, применя-
емые при обогащении, представля-
ют собой механическую взвесь тон-
кодисперсных частиц тяжелых мине-
ралов (утяжелителей) в воде.
Для того, чтобы частицы утяже-
лителя находились во взвешенном со-
стоянии,' применяют механическое
перемешивание или создают цирку-
лирующие потоки.
В качестве утяжелителей суспен-
зии используют: минералы — пирит,
пирротин, барит, магнетит, арсено-
пирит, галенит; сплав — ферроси-
лиций, металл — свинец. Нередко
применяют смесь минералов и спла-
вов. Жидкой фазой обычно является
вода, редко —• насыщенные раство-
ры солей.
Обычно основной целью обогаще-
ния в тяжелых суспензиях является
удаление пустой породы перед тон-
ким измельчением руды, приводящее
к снижению общих эксплуатацион-
ных расходов и нередко к повыше-
нию технологических показателей.
Применение этого метода способ-
ствует интенсификации горных ра-
бот, вовлечению в эксплуатацию бед-
ных руд; получаемая пустая порода
может быть реализована в качестве
строительного материала. Благодаря
низкой стоимости обогащения в тя-
желых суспензиях, снижается общая
стоимость переработки руды на фаб-
риках в среднем на 15—20 %.
716
Эффективность разделения в тя-
желых суспензиях выше эффективно-
сти обогащения на отсадочных маши-
нах и зависит от вещественного со-
става руды, физических свойств сус-
пензии, типа сепараторов и крупно-
сти обогащаемого материала.
Характеристика утяжелителей,
применяемых в обогащении, приве-
дена в табл. 1.101.
Плотность утяжелителя должна
обеспечивать получение суспензии
заданной плотности с динамическим
напряжением сдвига не более 3 Па.
Наилучшим утяжелителем являет-
ся гранулированный ферросилиций,
отличающийся высокой сопротивля-
емостью истиранию и коррозии.
Обогащение в тяжелых суспензи-
ях средне- и крупнокускового мате-
риала производят в сепараторах,
принцип работы которых основан на
использовании гравитационных сил.
Обогащение мелкозернистого мате-
риала осуществляют в центробежных
сепараторах (гидроциклонах).
Классификация и схемы различ-
ных типов сепараторов для обогаще-
ния руд в гравитационном поле при-
ведены на рис. 1.128. В целом техноло-
гическая эффективность сепараторов
убывает от а к е и от ж к н, а эксплу-
атационные расходы соответственно
возрастают в том же порядке. Для се-
параторов г, з—л эти показатели при-
мерно одинаковы.
В сепараторах с малой [3—8 т/(м3ч)]
удельной производительностью, бла-
годаря значительному объему ванны,
плотность суспензии является более
стабильной, но труднее поддается
регулировке, чем в сепараторах со
средней [8—25 т/(м3ч)] и большой
[25—70 т/(м3-ч)] удельной производи-
тельностью.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.101
Характеристика утяжелителей, применяемых при обогащении
Утяжелитель Плотность утяжелителя, г/см3 Максимально воз- можная плотность суспензии, г/см3- Твердость по шкале Мооса
Барит (BaSO4) ' 4,4 2,2 3,0—3,5
Пирит (РеБг) 5,0 2,5 6—6,5
Пирротин (Fe„Sn+,) 4,6 2,3 3,5—4,5
Магнетит (FejO4) 5,0 2,5 5,5—6,5
Арсенопирит (FeAsS) 6,0 2,8 5,5—6
Галенит(PbS) 7,5 3,3 2,5—2,75
Измельченный ферросилиций (85 % Fe, 15 % Si) 6,9 3,1 7,0
Гранулированный ферросилиций (90 % сфери- ческих частиц; 85 % Fe, 15 % Si) 6,9 3,5—3,8 7,3—7,6
Примечание. Предел максимально возможной плотности суспензии может быть увеличен повышением объемного содержания твердого до 45 % с добавкой рсагентов-пептизаторов.
Неподвижные Подвижные
Конусные Пирамидальные Цилиндро-конические Баробонные
С малой удельной производительностью Со средней удельной производительностью С большой удыыюй производительность^)
Рис. 1.128. Классификация сепараторов для обогащения руд в тяжелых суспензиях:
Р — исходная руда; С — суспензия; Л — легкая фракция; Т — тяжелая фракция. Разгрузка
тяжелой фракции: а,б— аэролифтная; в— гидравлическая; г—е,з—к,м,н — элеваторным коле-
сом; ж — ковшовым элеватором; л— шнеком
Разгрузка легкой фракции осуще-
ствляется, как правило, переливом
суспензии через сливной порог сепа-
ратора.
717
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Тяжелая фракция разгружается
при помощи аэролифта, сифоном
или различными механическими при-
способлениями (ковшовыми или ко-
лесными элеваторами, шнеком).
Сепараторы делятся на две, при-
мерно равные по числу типов, груп-
пы: противоточные (разгрузка про-
дуктов разделения в разные стороны)
и прямоточные (разгрузка в одном
направлении). Прямоточные сепара-
торы дают возможность применить
наиболее экономичные конструктив-
но-компоновочные решения при раз-
делении руды на два продукта. При
этом по технологическим и эксплуа-
тационным признакам противоточ-
ные сепараторы не имеют преиму-
ществ. Однако при разделении руды
на три продукта применение проти-
воточных сепараторов является пред-
почтительным.
Наибольшее распространение в
мировой практике получили три типа
сепараторов: конусные, колесные и
барабанные.
Техническая характеристика не-
которых сепараторов приведена в
табл. 1.102 и 1.103.
Технологические схемы обогащения
руд в тяжелых суспензиях (рис. 1.129)
практически одинаковы для боль-
шинства работающих установок.
Процесс обогащения в тяжелых
суспензиях состоит из следующих
операций: подготовка руды к разде-
лению; разделение руды в суспензии
на фракции различной плотности;
дренаж рабочей суспензии и отмыв-
ка продуктов разделения; регенера-
ция утяжелителя.
Удельный расход электроэнергии
на установках составляет в среднем
около 2—3 кВт-ч/т, свежей воды —
0,5 м3/т.
В практике обогащения применя-
ют кроме тяжелых суспензий тяжелые
жидкости и крупнозернистые мине-
ральные взвеси. Последние использу-
ются при обогащении углей (процесс
Чанса) и на виброжелобах (процесс
Стрипа).
Таблица 1.102
Техническая характеристика конусных сепараторов
Параметры Д-3,5 Д-6,0
Диаметр сепаратора, мм 3500 6000
Рабочий объем сепаратора, м3 17,2 84
Частота вращения мешалки, мин-1 2,72 1,56—2,49
Диаметр аэролифта, мм 200 250—300
Давление воздуха (расчетное), МПа 0,15 0,35
Расход воздуха (расчетный), м3/мин < 15 <25
Крупность руды, мм —100+6 —100+6
Производительность (по питанию), т/ч 100—180 400—700
Электродвигатель привода мешалки: мощность, кВт частота вращения, мин-1 4,5 950 7 980
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота 4175 3720 7740 6640 6500 12070
Масса, т 7,1 27,1
718
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.103
Техническая характеристика барабанных сепараторов
Параметры СБЭ-1,8 СБЭ-2,5
Размеры барабана, мм: диаметр 1800 2500
длина 1800 2500
Частота вращения барабана, мин-1 3; 4; 6 3;4;6
Крупность руды, мм —30+150 —30+150
Производительность, т/ч 40—60 70—120
Электродвигатель привода: мощность, кВт 7 10
частота вращения, мин-1 980 980
Габаритные размеры, мм: длина 3160 3970
ширина 2416 3720
высота 3078 3913
Масса, т 3,9 16,6
Рис. 1.129. Типовая схема обогащения руд
в тяжелых суспензиях
На виброжелобах, как правило,
обогащают железосодержащие руды.
Крупность обогащаемого материала
—75 + 6 мм. В качестве утяжелителя
применяют обычно местный желез-
ный концентрат, содержащий 15 %
класса + 2 мм и 3 % класса — 0,1 мм.
Объемное содержание твердого в по-
стели достигает 60 %, поэтому, напри-
мер, из магнетитового концентрата
можно получить рабочую взвесь плот-
ностью до 3,1 г/см3. Одна из применя-
емых установок показана на рис. 1.130.
Поступающая из конуса суспен-
зия плотностью 2,15 г/см3 расслаива-
ется в желобе, образуя нижний слой
плотностью 2,95 г/см3, в котором и
происходит разделение. Нижний и
верхний слои перемещаются со ско-
ростью соответственно 0,13 и 0,5 м/с.
719
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Весь утяжелитель после отмывки на
грохоте собирается в подрешетной
воронке и направляется насосом в
конус. Слив конуса частично исполь-
зуется для отмывки руды. Регенера-
цию утяжелителя производят перио-
дически на отсадочных машинах или
концентрационных столах.
Рис. 1.130. Схема установки виброжелоба
(процесс Стрипа):
1 — вибрационный желоб; 2 — вибрационный
грохот для дренажа суспензии; 3 — насос для
оборотной суспензии; 4 — конус для исход-
ной суспензии
Техническая характеристика установки
для обогащения в тяжелых суспензиях
на виброжелобе
Размеры виброжелоба, мм:
длина....................... 6000
ширина........................1250
Размеры вибрационного
грохота, мм:
длина..........................4500
ширина...................... 2000
Объем конуса, м3.................60
Расход воды, м3/ч:
общей.........................120
в конусе.......................80
через перфорированное
днище желоба...................25
на промывку
продуктов разделения...........15
Производительность:
насоса, м3/ч..................720
конуса, м3/ч.........:........220
установки, т/ч................100
Расход электроэнергии, кВт-ч/т..1,12
Потери утяжелителя
с хвостами, г/т.................360
Обогащение в тяжелых жидкостях.
Существуют три основных типа тя-
желых жидкостей: галоид — замещен-
ные углеводороды (плотность 1,2—
3,3 г/см3), водные растворы (плот-
ность 1—4,3 г/см3) и соли с низкой
температурой плавления (плотность
до 4,7 г/см3). Последние два типа жид-
костей пока не представляют промыш-
ленного интереса вследствие высокой
стоимости и сложности их регенера-
ции. Единственной тяжелой жидко-
стью, которая иногда применяется (в
полупромышленных условиях), явля-
ется галоид — замещенный углево-
дород — тетрабромэтан (С2Н2Вг4),
имеющий плотность 2,94 г/см3, вяз-
кость 0,034 П при 25 °C, поверхност-
ное натяжение 0,048 Н/м при 20 °C. Ра-
створяется он в этиловом спирте, че-
тыреххлористом углероде и бензине.
Аппаратура для обогащения в тетра-
бромэтане должна быть герметичной.
720
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
В качестве сепараторов целесооб-
разно применять аппараты с мелкой
ванной при ограниченном объеме
циркулирующей жидкости. Для мел-
ких классов можно применять гидро-
циклоны. Продукты разделения про-
мывают водой. Мелкие продукты ре-
генерируют на фильтрах, обрабаты-
вают лигроином, затем снова промы-
вают водой.
Тетрабромэтан из раствора лигро-
ина выделяют дистилляцией, при
этом расход пара составляет от-50 до
100 кг/т. Потери тетрабромэтана и
лигроина составляют соответственно
1 и 3 кг/т.
Для работы с тетрабромэтаном
применяют мягкие сорта стали, не-
ржавеющую сталь, латунь, бронзу.
Нельзя применять алюминий и его
сплавы. Большинство сортов резины
также подвергаются неблагоприятно-
му действию этой жидкости.
Наиболее уязвимыми в отноше-
нии коррозии являются места, близ-
кие к поверхности раздела тетрабром-
этан—вода, особенно когда они под-
вергаются воздействию воздуха и све-
та. Устойчивыми к воздействию тет-
рабромэтана являются некоторые
сорта пластмасс.
Обогащение в тяжелых жидкостях
может найти применение в первую
очередь для переработки руд редких
и дорогостоящих металлов.
1.5.3. Отсадочные машины
Отсадка является процессом раз-
деления смеси рудных частиц по
плотности в водной или воздушной
среде, колеблющейся (пульсирую-
щей) относительно разделяемой сме-
си в вертикальном направлении. В
процессе отсадки материал, поме-
щенный на решете, периодически
разрыхляется и уплотняется. Пульса-
цию среды, в которой производят
разделение, создают движением пор-
шня, диафрагмы, периодической
подачей в машину сжатого воздуха
или колебаниями решета.
Слой материала, находящийся на
решете, при отсадке крупного мате-
риала называется постелью, а при
отсадке мелкого материала (меньше
3—5 мм) — надпостельным слоем.
Между надпостельным слоем и реше-
том находится искусственная постель,
состоящая из крупных тяжелых час-
тиц обогащаемой руды или какого-
либо другого материала. Воду, равно-
мерно или периодически подаваемую
под решето отсадочной машины, на-
зывают подрешетной водой.
Разгрузка продуктов из отсадоч-
ной машины существенно влияет на
технологические результаты отсадки.
Применяются следующие способы
разгрузки продуктов: легкой фрак-
ции — через порог в конце отсадоч-
ной машины; тяжелой мелкой фрак-
ции (крупностью меньше 4 мм) —
через искусственную постель, тяже-
лой крупной фракции — через гори-
зонтальные или вертикальные щели
с затворами различных конструкций
(рис. 1.131).
Наиболее перспективными из
приведенных на рис. 1.131 являются
разгрузочные устройства с глубоки-
ми карманами и затворами у их дна
(рис. 1.131, д, е, ж). Такие устройства
предотвращают попадание частиц
легкой фракции в тяжелую при от-
крывании затворов. Изменение степе-
ни открытия щели или частоты вра-
щения ротора (для роторного затво-
ра), определяющих производитель-
ность отсадочной машины по тяже-
лой фракции, производится по сиг-
721
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
налам датчиков, характеризующих
состояние отсаживаемого слоя (обыч-
но уровень тяжелой фракции в отса-
дочной машине). В качестве датчиков
обычно используются поплавковые
устройства различных конструкций.
В практике обогащения руд при-
меняют отсадочные машины, в ко-
торых колебания водной среды созда-
ются движениями поршня; решета,
диафрагмы или пульсирующей пода-
чей сжатого воздуха.
Классификация отсадочных ма-
шин по способу колебания среды в
них приведена в табл. 1.104. При обо-
гащении в воздушной среде приме-
няют пневматические отсадочные
машины.
Рис. 1.131. Схемы разгрузочных устройств отсадочных машин:
а — плоский шибер; б — секторный шибер; в — качающийся участок решета; г — качающийся
лоток; д — лотковый затвор; е — секторный затвор; ж — роторный затвор
Отсадочная машина с трехсекци-
онным подвижным решетом и верхним
приводом (рис. 1.132) состоит из ван-
ны с четырьмя пирамидальными ка-
мерами, подвижного короба с реше-
том, подвешенного на пружинах-
амортизаторах и приводного меха-
низма.
Решето приводится в действие от
кривошипно-шатунного механизма,
сообщающего решету дугообразное
движение с горизонтальным переме-
щением в сторону загрузки руды при
ходе решета вниз и подачей его вперед
при подъеме вверх. Вследствие этого
достигается одновременно разрыхление
постели и продвижение отсаживаемо-
го материала вдоль решета. Движению
материала в сторону разгрузки хвостов
способствует также небольшой уклон
(около 5°) короба и ступенчатое рас-
положение секций решета.
Регулирование хода решета про-
изводится перестановкой плит с кри-
вошипами на приводных дисках.
Тяжелый продукт разгружается
через щели в решете, регулируемые
козырьками при помощи маховичков.
722
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 1.104
Классификация отсадочных машин
Тип машины Способ соз- дания коле- баний среды Способ удаления тяжелых минералов с решета Крупность обогащае- мого материала, мм Область применс- ния
макси- мальная мини- мальная
С подвижным ре- шетом Движением решета Разгрузочным уст- ройством 40 3(2) Марганцевая руда, реже железная, вольфрамовая и др.
Поршневая Движением поршня Крупный продукт — разгрузочным уст- ройством, мел- кий — через решето 40 2(3) Марганцевая, оло- вянная и вольфра- мовая руда
Диафрагмовая (с горизонтальным или вертикальным расположением диафрагмы) Движением конических днищ или диафрагмы Крупный продукт— вручную или раз- грузочным устрой- ством, мелкий через искусствен- ную постель или решето 15(30) 0,5 Марганцевая, же- лезная, оловянная и вольфрамовая руда, золото- содержащие рос- сыпи, руды редких металлов
Воздушно- пульсационная (бсс- поршневая) с ниж- ним или верхним расположением воз- душных камер Пульсирую- щей подачей воздуха Крупный продукт— разгрузочным уст- ройством, мелкий — через искусствен- ную постель 4(60) 0,5 То же • *
Пневматическая То же Специальными разгрузочными устройствами 13 (25) 0,5 (0,3) Уголь, реже руда
Выгрузка подрешетных продуктов
и хвостов производится ковшовыми
обезвоживающими элеваторами при
скорости их движения 0,1—0,3 м/с.
Для удаления воды и.руды при ава-
рийных остановках и ремонте маши-
ны в камерах и башмаках элеваторов
имеются специальные разгрузочные
люки.
Техническая характеристика
отсадочной машины с трехсекционным
подвижным решетом
Размеры секции решета, мм ..’..900x1100
Число секций решета...............3
Площадь решета, м2..............2,9
Частота качаний решета, мин-’...182
Ход решета, мм................10—80
Крупность руды, мм............3—35
Производительность, т/ч.......До 25
Установочная мощность
привода, кВт:
короба.........................7
элеваторов....................2,8
Габаритные размеры
машины, мм:
длина.......................5125
ширина..................... 3795
высота..................... 3554
Масса, т.......................10,3
Диафрагмовые отсадочные машины
применяют для отсадки железных,
марганцевых руд и руд редких метал-
лов крупностью до 30 мм. Они изго-
товляются с горизонтальным или вер-
тикальным расположением диафрагмы.
723
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.132. Отсадочная машина с трехсекционным подвижным решетом:
1 — пирамидальная камера; 2 — подвижный короб с решетом; 3 — пружины-амортизаторы; 4 —
кривошипно-шатунный механизм; 5 — шатуны; 6 — коленчатые рычаги; 7 — тяги; 8 — регули-
ровочный маховик; 9 — труба для подачи подрешетной воды; 10 — хвостовой порог; 11 — решето
Диафрагмовые отсадочные ма-
шины с горизонтальной диафрагмой
(рис. 1.133) имеют две или три ка-
меры. Колебания воды в камерах от-
садочных машин создаются движе-
ниями вверх и вниз конических
днищ, обеспечиваемыми одним
(МОД-1 М, МОД-2М) или двумя
724
(МОД-ЗМ) эксцентриковыми при-
водными механизмами. Движение
механизма осуществляется от элект-
родвигателя через шкивы и ремен-
ную передачу. Ход конического дни-
ща регулируется поворотом эксцен-
триковой втулки относительно вала
и затяжкой гаек, а частота его кача-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ний — сменой шкива на валу элект-
родвигателя.
Корпус машины у каждой камеры
соединен с коническим днищем ре-
зиновыми манжетами. В камерах на
деревянных брусьях установлены ниж-
нее (опорное) и верхнее решета, меж-
ду которыми помещается сито (обыч-
но щелевидное). Решета и сито при-
жимаются сверху деревянными брусь-
ями и клиньями по бортам и кресто-
виной с помощью винта в центре.
Рис. 1.133. Диафрагмовая отсадочная машина с горизонтальной диафрагмой МОД-ЗМ:
1 — корпус; 2 — коническое днище; 3 — диафрагма; 4 — сито; 5 — разгрузочное устройство; 6 —
эксцентриковый привод; 7 — загрузочный желоб; 8 — балансирная рама; 9 — крестовина с
винтом для зажима решетки; 10 — растяжка; 11 — порог; 12 — приводной шкив; 13 — балка;
14 — электродвигатель; 15 — обтекатели; 16 — решето для равномерного распределения искус-
ственной постели; 17 — распорные доски; 18 — клинья
Подрешетная вода подается в
нижнюю часть камер по трубам от
общего коллектора. Давление воды в
коллекторе 0,06—0,2 МПа.
Для выделения крупного надре-
шетного тяжелого продукта предус-
мотрена установка специальных ло-
вушек. Хвосты разгружаются самоте-
ком через сливной порог в конце
машины. •
В последнее время диафрагмовые
отсадочные машины модернизирова-
ны, что позволило в значительной
степени устранить их недостатки (не-
равномерность пульсаций по площа-
ди отсадочных камер, трудность раз-
грузки тяжелых надрешетных концен-
тратов и др.).
Техническая характеристика отса-
дочных машин с горизонтальной ди-
афрагмой приведена в табл. 1.105.
Четырехкамерная диафрагмовая от-
садочная машина МОД-4М (рис. 1.134)
представляет собой две соединенные
вместе двухкамерные машины, каж-
дая из которых может работать не-
зависимо друг от друга. Она состоит
из корпуса, разделенного на 4 ка-
меры, двух независимых приводных
механизмов (редуктора, электродви-
гателя, передней и задней траверс
и соединяющих их тяг), подрешет-
ной рамы, решет, щелевидного сита
и разгрузочных устройств. Диафраг-
мы в торцовых стенках каждой ка-
меры соединены с корпусом гибки-
725
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
ми манжетами и приводятся в дви-
жение от электродвигателя через
систему тяг и траверс. Один привод-
ной механизм обслуживает две ди-
афрагмы. Щелевидные сита в отса-
дочных камерах установлены с не-
большим уклоном по ходу движения
материала.
Таблица 1.105
Техническая характеристика отсадочных машин с горизонтальной диафрагмой
Параметры МОД-0,2 МОД-1М МОД-2М МОД-ЗМ
Размеры камеры, мм 300x300 760x760 1060x1060 1060x1060
Число камер 2 2 2 3
Рабочая площадь решет, м2 0,18 1,0 2,0 3,0
Частота колебаний диафрагмы 210; 240; 130;165; 130; 164; 130;164;
(днища), мин-1 270; 305; 206; 258; 197; 236; 197; 236;
340;380 310; 350 294;348 294;348
Ход диафрагмы (днища), мм, не более 21 40 40 40
Крупность руды, мм 0,5—8 0,5—15 0,5—15 0,5—30
Производительность, т/ч 0,5—4 7—12 4—30 7—40
Установочная мощность электродвига- теля, кВт 0,4 1,1 2,2 2x2,2
Габаритные размеры, мм:
длина 1060 1950 2550 3850
ширина 700 1050 1350 1350
высота 900 2050 2250 2250
Масса, т 0,2 1,0 1,8 2,7
Таблица 1.106
Техническая характеристика диафрагмовых отсадочных машин
с вертикальной диафрагмой
Параметры МОД-2П МОД-4М
Размер камеры, мм 1060x1060 1060x1060
Число камер 2 4
Рабочая площадь решет, м2 2 4,0
Частота колебаний диафрагмы, мин"1 197 126; 170: 207; 248; 302; 350
Ход диафрагмы (траверс), мм До 75 До 75
Крупность руды, мм До 30 0,5—30
Производительность, т/ч До 26 20—55
Установочная мощность электродвигателя, кВт 2,8 2x2,2
Габаритные размеры, мм:
длина 3230 3500
ширина 1520 2600
высота 2950 2100
Масса, т 2,0 3,5
Техническая характеристика отса-
дочных машин с вертикальной диаф-
рагмой приведена в табл. 1.106.
Характеристика некоторых зару-
бежных диафрагмовых отсадочных
машин приведена в табл. 1.107.
726
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.134. Диафрагмовая отсадочная машина с вертикальным расположением диаф-
рагмы М0Д-4М:
1 — корпус; 2 — решето для равномерного распределения искусственной постели; 3 — сито;
4 — поддерживающее решето; 5— крестовина с винтом для зажима решета; 6 — резиновое
кольцо; 7 — диафрагма; 8 — обтекатели; 9 — траверса; 10 — пирамидальное днище; 11 — редук-
тор; 12 — электродвигатель; 13 — муфта; 14 — клинья; 15 — распорные доски; 16 — разгрузоч-
ное устройство- 17 — порог
727
Глава /. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.107
Техническая характеристика диафрагмовых отсадочных машин,
выпускаемых за рубежом
Показатель М-8 «Ведаг» «Денвер» «Сала» «Ремер» «Кливленд»
Размеры камеры, мм 1067x1067 400x300, 500x400; 630x500; 630x800 450x800; 600x900; 750x900 500x800; 710x1000 1525x1675 Диаметр решета 3600; 5500, 7500
Площадь решета, м1 4 0,25—1 0,37—4,2 — <8 4; 9,5; 22,4
Число камер 2—4 2 3—4 2—3 12
Частота колебаний диафрагмы, мин"1 125—155 150—330 150—300 — 400 <80
Ход диафрагмы, мм 6—76 — — — 1,5 —
Крупность руды, мм <16(30) 1—40 — 0,5—10; 10-^10 <22 —
Производитель- ность, т/ч 35—45 — 0,6—80 — 50—60 19—350м7ч
Конструктивные особенности Верти- кальная диафрагма Пульси- рующая подача подре- шетной воды Специаль- ный кла- пан, регу- лирующий продолжи- тельность всасывания 2 эксцентрика, сообщающие разночастот- ные колебания диафрагме Круглое решето
Изготовитель (фирма, страна) «Юба», США «Ведаг», Велико- британия «Денвер», США «Сала», Швеция «Вемко», США, «Зибтехник», ФРГ, «Веете», Великобрита- ния, «Юнитек», Франция У.Н.С., Ни- дерланды
Машина «Кливленд» с круглым ре-
шетом (рис. 1.135), предназначенная
для обогащения мелких классов руд
редких металлов и россыпей, разде-
лена на сектора с диафрагмами, рас-
положенными под решетом. Машина
имеет гидравлический привод, позво-
ляющий плавно регулировать часто-
ту пульсаций и ход диафрагм, вра-
щающийся распределитель питания и
специальное разравнивающее слой
материала устройство.
Машина работает с большим раз-
жижением исходного питания (Ж:Т < 5)
без подачи подрешетной воды и, по
данным фирмы-изготовителя, дает
большой экономический эффект при
установке на драгах.
Воздушно-пульсационные (беспоршне-
вые) отсадочные машины отличаются от
других использованием сжатого возду-
ха для создания колебаний воды в от-
садочном отделении. Машины имеют
воздушное и отсадочное отделения и
снабжены универсальным приводом,
обеспечивающим симметричный и
асимметричный циклы отсадки и воз-
можность регулирования подачи воз-
духа в камеры.
Воздушное отделение расположе-
но под решетом (ОПМ-12—ОПМ-15,
ОПС-12—ОПС-24) или сбоку от отса-
728
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
дочного отделения (ОПМ-22—ОПМ-25).
В последнем случае оно отделено вер-
тикальной перегородкой. При боковом
расположении воздушных камер рав-
номерность пульсаций воды в отсадоч-
ном отделении сохраняется при ши-
рине его не более 2 м. Сжатый воздух
поступает в воздушное отделение пе-
риодически через пульсаторы (золот-
никовые устройства) роторного типа,
устанавливаемые по одному на каждую
камеру, также периодически воздух вы-
пускается из воздушного отделения в
атмосферу. За 1 оборот пульсатора со-
вершается полный цикл отсадки.
. При впуске воздуха уровень воды в
воздушном отделении понижается, а
в отсадочном — повышается, а при
выпуске воздуха в атмосферу происхо-
дят обратные явления. Благодаря это-
му, совершаются колебательные дви-
жения воды в отсадочном отделении.
Рис. 1.135. Диафрагмовая отсадочная машина «Кливленд»:
1 — разделительный козырек; 2 — разделительные лопатки; 3 — основной подшипник; 4 —
редуктор; 5 — электродвигатель; 6 — решето; 7 — хвостовой лоток; 8 — обслуживающая пло-
щадка; 9 — камера; 10— диафрагма; 11 — вибровозбудитель; 12 — клапан; 13— циклон; 14 —
концентратный желоб
Пульсатор состоит из корпуса (в
форме цилиндра), впускного патруб-
ка с дроссельной заслонкой, вала,
золотника и крышек с подшипника-
ми. В корпусе помещен ротор, разде-
ленный продольной перегородкой на
две полости, имеющие окна для впус-
ка воздуха в воздушное отделение и
выпуска его в атмосферу. При совме-
щении соответствующих окон корпу-
729
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
са и золотника происходит впуск или
выпуск воздуха..
Ротор приводится в движение от
электропривода с регулируемой час-
тотой вращения. Давление и расход
воздуха, поступающего в воздушное
отделение, регулируются индивиду-
альными дроссельными заслонками.
В РФ для обогащения руд серийно
выпускаются беспоршневые отсадоч-
ные машины двух типов — ОПМ для
отсадки мелкого материала (до 4 мм)
и ОПС для отсадки материала сред-
ней крупности (до 30 мм). Кроме ука-
занных изготавливается также маши-
на для материала крупностью свыше
30 мм (МОБК-8С). У всех отсадочных
машин для мелкого материала раз-
грузка тяжелого продукта производит-
ся через искусственную (или есте-
ственную) постель.
Техническая характеристика бес-
поршневых отсадочных машин при-
ведена в табл. 1.108.
Отсадочная машина ОПМ-13
(рис. 1.136) имеет корпус, состоящий
из трех отдельных секций, внутри ко-
торых равномерно по всей площади
решета размещено проточное устрой-
ство сотовой конструкции, образую-
щее воздушное отделение. Над про-
точным устройством на деревянных
брусьях установлено решето с рамой
и трафаретами для укладки искусст-
венной постели. Воздухосборник рас-
положен сбоку от отсадочной каме-
ры. В нижней части камер смонтиро-
ваны гидроциклоны для разгрузки
подрешетных продуктов
Ротор пульсатора приводится в дви-
жение от электропривода ПМС-10,
состоящего из двигателя, электромаг-
нитной муфты скольжения, тахоге-
нератора, блока управления и пере-
ключателя скорости, позволяющего
на ходу регулировать частоту и раз-
мах пульсаций воздуха.
Машины ОПМ-12, ОПМ-14 и
ОПМ-15 имеют такую же конструк-
цию, отличаясь от ОПМ-13 только
количеством камер.
Машины ОПМ выпускают правой
и левой сборки в зависимости от рас-
положения воздухосборника.
Отсадочная машина ОПМ-25
(рис. 1.137) имеет боковое расположе-
ние воздушных камер, которые отде-
лены от отсадочного отделения про-
дольной перегородкой с каплеобраз-
ным обтекателем. Корпус машины
собран из пяти отдельных унифици-
рованных секций (камер), каждая из
которых снабжена съемной кассетой
с отсадочным решетом. Кассета уста-
навливается на опорные деревянные
брусья и закрепляется болтами. В ниж-
ней части камеры смонтированы раз-
грузочные насадки или гидроцикло-
ны. Частоту пульсаций воздуха регу-
лируют сменными шкивами привода
пульсатора. Машина снабжена автома-
тическим устройством (датчиком заг-
рузки), обеспечивающим отключение
подачи воздуха и остановку машины
при отсутствии питания в течение
10 мин и более. Управление машиной
производится с пульта или диспетчер-
ского пункта. Она может работать в
ручном и автоматическом режимах.
Отсадочная машина ОПМ-35
(рис. 1.138) отличается от машины
ОПМ-25 подрешетным расположени-
ем воздушных камер, размещенных
по периметру каждой из пяти секций
и образующих проточное устройство
диффузорного типа. Сбоку машины
расположены воздушные пульсаторы
и воздухосборник. Вращение ротор-
ных золотников-пульсаторов осуще-
ствляется от привода ПМСМ-10 с
[730
Часть IX Основное оборудование для переработки твердых отходов
муфтой скольжения через клиноре-
менную передачу. Снабжение возду-
хом может обеспечить воздуходувка
ТВ80-1,4 с подачей 5000 м3/ч и мощ-
ностью привода 100 кВт. Подлежащий
отсадке материал поступает на лоток
с рассекателями и распределяется по
ширине отсадочной камеры.
Отсадочная машина О ПС-13
(рис. 1.139) имеет подрешетное рас-
положение воздушного отделения и
три прямоточные отсадочные каме-
ры, смонтированные по длине маши-
ны. Проточная часть сотовой конст-
рукции размещена под решетом по
всей его площади. Решета установле-
ны на деревянных подставках, позво-
ляющих изменять угол наклона и уп-
лотнять их по периметру.
Машина снабжена автоматичес-
ким устройством для разгрузки тяже-
лых фракций, включающим донную
горизонтальную щель, перекрывае-
мую регулируемым плоским шибе-
ром, и авторегулятор с поплавковым
датчиком, помещенным в слой обо-
гащаемого материала. Выгрузка тяже-
лых продуктов из машины произво-
дится лопастными разгрузчиками.
Машина оснащена унифициро-
ванными воздушными пульсаторами,
позволяющими без остановки ее из-
менять частоту пульсаций воздуха и
цикл отсадки. Для стабилизации час-
тоты вращения золотников применя-
ется редуктор с передаточным чис-
лом, равным 14,31.
Машины ОПС изготовляются с дву-
мя (ОПС-12) и четырьмя (ОПС-14)
камерами, расположенными по длине
машины, а также с четырьмя камера-
ми большей ширины (ОПС-24).
Отсадочная машина с многоструй-
ными проточными камерами МОБК-8С
(рис. 1.140) имеет подрешетное рас-
положение воздушных камер.
Рис 1.136 Воздушно-пульсационная отсадочная машина ОПМ-13:
I — корпус; 2 — пульсатор, 3 — воздухосборник, 4 — глушитель, 5 — электродвигатель;
6 — труба подачи подрешетной воды, 7 — заслонка, 8 — манометр, 9 — клинья, 10 — трафарет;
II — сливной порог; 12 — решето; 13 — брус, 14 — проточное устройство; 75— рама;
16 — разгрузочное устройство, 17 — авторегулятор; 18 — воздушная камера; 19 — заслонка
регулирования воздуха; 20— водяная задвижка; 21 — привод
731
Таблица 1.108
Техническая характеристика воздушно-пульсационных (беспоршнсвых) отсадочных машин
Параметры ОПМ-12 ОПМ-13 ОПМ-14 ОПМ-15 ОПМ-22 ОПМ-23 ОПМ-24 ОПМ-25 ОПМ-35 ОПС-12 ОПС-13 ОПС-14 ОПС-24 МОБК-8С
Размеры отсадочной секции (камеры), мм:
ширина 1250 1250 1250 1250 2000 2000 2000 2000 3000 1250 1250 1250 2000 2000
длина 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000
Площадь решета, mz 2,5 3,75 5 6,25 4,0 6.0 8,0 10,0 15,0 2,5 3.7 5,0 8,0 8,0
Число секций (камер) 2 3 4 5 2 3 4 5 5 2 3 4 4 2
Частота колебаний воды, мин"1 lia- 350 ПО— 350 па- 350 ПО— 350 142 176 227 316 50—300 50—12С 50—120 50—120 50—160 57,0,63, 71
Амплитуда колебаний воды, мм До 150 До 150 До 150 5—100 3—60 3—60 3—60 3—60 До 60 32—110 32—110 32—110 До 150 До 250
Рабочее давление воз- духа, кПа 20—50 20—50 20—50 20—50 30—35 30—35 30—35 30—35 30 30—35 30—35 30—35 20—50 35—40
Расход, м7ч, не более:
воздуха 600 900 1400 1400 1600 2400 3200 4000 4000 900 1300 1750 2800 4000
подрешетной воды 60 80 90—140 130 150 200 230 270 350 75 110 150 200 200—400
Размер щелей сетки решета, мм 3(5) 3(5) 3(5) 3(5) 3 3 3 3 3;6 3 3 3 3 6x20; 10(12)
Крупность руды, мм, не более ’ 4 4 4 4 4 4 4 4 4 30 30 30 30 60
Производительность, т/ч, не более 25 40 50 55 40 60 60 75 90—125 30 45 55 100 70—120
Установочная мощность -
электродвигателя пуль- саторов, кВт, не более 1,5 1,5 1,5 1,5 2,2 2,2 2,2 2,2 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2,2
Габаритные размеры, мм:
длина 2790 3810 4830 5840 3300 4327 5350 6370 6420 3290 4560 5780 4720 5610
ширина 2480 2480 2480 2480 3100 3100 3100 3100 4340 2460 2460 2460 3240 3270
высота 3300 3300 3300 3300 4300 4300 4300 4300 3240 3040 3040 3040 3230 4140
Масса (без электро- двигателя), т 4,7 6,5 8,30 9,75 6,14 8,61 11,0 13,54 17,5 4,98 7,47 8,23 20,0 19,0
Нагрузка на опорную конструкцию, т:
статическая 9,0 13,0 16,0 20,0 14,5 — 29,0 65,0 10,0 — — 29,0 48,0
динамическая вер- тикальная 0,64 0,96 1,27 — 3,0 5,0 6,0 8,0 — 1,37 — — 6,0 9,6
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.137. Воздушно-пульсационная машина ОПМ-25:
1 — корпус; 2 — брус для крепления кассеты; 3 — решето; 4 — воздухосборник; 5 — роторные пульсаторы; 6 — редуктор; 7 — опорный
м брус; 8 — съемные насадки; 9 — регулируемый порог; 10 — заслонка; 11 — коллектор для воды; 12 — кассета; 13 — соединительный
рукав; 14— механизм регулирования подачи воздуха
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис 1 138 Воздушно-пульсационная отсадочная машина ОПМ-35
/ - корпус. 2 - кассета. ? - воздухосборник. 4 - пульсатор. 5 - разгрузочное устройство. 6 - привод пульсаторов. 7 - водяной
коллектор 8 - воздушная камера. 9 - проточное устройство. 10 - сито. 11 - решетка для искусственной постели. 12 - деревянные
брусья 13 - клинья. 14 - приемная воронка 15— дроссельная заслонка. 16— конусный клапан
"лава 1 Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.139. Воздушно-пульсационная отсадочная машина ОПС-13:
7 — корпус, 2 — пульсатор; 3 — глушитель, 4— электродвигатель; 5 — распределитель, 6— блок выгружателей; 7— воздухосборник,
8 — устройство для разгрузки, 9 — регулируемый порог; 10 — водяной коллектор, 11 — решето; 12— авторегулятор
Часть IX Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 1.140. Беспоршневая отсадочная машина с многоструйными проточными камерами МОБК-8С:
1 — вертикальная труба; 2 — диффузор; 3— горизонтальный лист; 4 — проточное устройство; 5 — решето; 6— разгрузочное устройство;
7 — воронки для разгрузки подрешетных продуктов; 8— брус; 9 — клин; 10— угольник; 11 — щит; 12 — регулируемый порог; 13 —
пневмоцилиндр; 14— пульсаторы; 15 — привод пульсаторов; 16— авторегулятор; 17 — заслонки
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов.
Отсадочное отделение состоит из
двух секций: первая площадью 3,0 м2,
а вторая — 5,0 м2. Решета имеют от-
верстия 10—12 мм и установлены под
углом 1—2°.
Под решетом машины по всей
площади установлены вертикальные
трубы с диффузорами, соединяющие
надрешетное отделение с нижней ча-
стью подрешетного отделения. У ос-
нования диффузоров трубы соедине-
ны горизонтальным листом, кото-
рый приварен к ним герметическим,
швом.
Воздух из золотников подается под
лист в пространство между трубами.
Благодаря диффузорам, достигается
равномерность колебаний воды в от-
садочном отделении и хорошее раз-
рыхление постели, что благоприят-
но сказывается на технологических
показателях отсадки. Размах колеба-
ний воды регулируется количеством
подаваемого воздуха.
Отсадка руды производится с ес-
тественной постелью. Крупные тяже-
лые частицы разгружаются через ши-
берное устройство, а мелкие — через
решето. Подрешетные и надрешетные
тяжёлые продукты выгружаются из
камер ковшовыми обезвоживающи-
ми элеваторами, а хвосты — через
сливной порог в конце машины. Ма-
шина снабжена автоматическим уст-
ройством для выпуска тяжелых круп-
ных продуктов. . > •
Отсадочные машины изготовляют-
ся фирмами «Джеффри» (США), «Та-
куб» (Япония), «Ведаг» (ФРГ), «Пик»
(Франция) и др. - .
1,5.4. Концентрационные столы
Концентрация на столах является
процессом разделения рудных частиц
по плотности в тонком слое воды,
текущей по слабо наклонной плоской
деке, совершающей при помощи при-
вода возвратно-поступательные дви-
жения в горизонтальной плоскости
перпендикулярно к направлению дви-
жения воды.
‘ Концентрация на столах применя-
ется для обогащения руд олова, воль-
фрама, редких, благородных и черных
металлов и других полезных ископае-
мых крупностью —3 + 0,01 мм.
Концентрационные столы исполь-
зуются также для флотогравитации.
За время пребывания материала
на деке концентрационного стола
происходит разрыхление слоя, рас-
слаивание и транспортирование ча-
стиц в продольном (вдоль рифлей)
и поперечном направлениях в соот-
ветствии с их плотностью и крупно-
стью.
Основными технологическими пара-
метрами концентрационных столов
являются: частота. колебаний и ход
деки; углы поперечного и продоль-
ного наклона ее; тип нарифления;
производительность, содержание
твердого в питании; расход смывной
воды.
В табл. 1.109 приведены парамет-
ры работы однодечных промышлен-
ных столов СКМ-1 в основных опе-
рациях переработки оловянно-воль-
фрамовых и других руд средней обо-
гатимости. Средние значения приве-
денных параметров (за исключением
производительности) можно принять
в качестве исходных при регулирова-
нии процесса как на столах СКМ, так
и на столах других конструкций.
Частота колебаний п и ход I деки
определяются по следующим уравне-
ниям: •
7 = 18^7;;
737
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
л = 250/^,
где d^ — наибольший размер частиц
обогащаемого материала (определя-
ется по размеру отверстий сита, на
котором при рассеве остается 5 %
материала от исходной навески), мм.
Угол поперечного наклона увеличи-
вается с повышением крупности обо-
гащаемого материала и находится в
пределах 1—6°. Для особо крупных и
тяжелых минералов он может быть
увеличен до 10°.
Угол продольного наклона является
небольшим по величине от —0,003°
до +0,4° (знак минус означает опус-
кание разгрузочного конца, знак
плюс — его подъем).
Таблица 1.109
Параметры работы концентрационных столов СКМ-1
Параметры Крупность материала, мм
-3 + 1 -1+0,2 -0,2
Отношение длины деки к ее ширине 2,5—1,8 1,8 1,5
Ход деки, мм 16—26 12—18 8—12
Частота колебаний деки, мин-1 270—300 270—300 300—350
Поперечный наклон деки, градус 4—6 2—3 1—1,5
Подъем (+), опускание (-) разгрузочного конца деки на 1 м ее длины, мм + (4—7) + (2—4) -(0,5—2)
Тип нарифлений Песковый Песковый Шламовый
Наибольшая высота рифлей со стороны загрузки, мм 18—26 12—18 8—12
Расстояние между рифлями, мм 30—45 25—40 30—45
Содержание твердого в питании, % 20—30 20—30 25—40
Расход смывной воды на 1 т питания, м3 1—1,5 1,5 2
Производительность, т/ч 2—3 0,9—2,0 0,3—0,9
Продольный уклон деки по ходу
движения материала при переработ-
ке тонкозернистых и шламистых ма-
териалов увеличивает ее транспорти-
рующую способность, а уклон деки
в противоположном направлении
(применяемый при переработке круп-
нозернистых песковых материалов),
наоборот, уменьшает транспортиру-
ющую способность.
Тип нарифления (рис. 1.141). На
практике применяются в основном два
типа — песковое для материала круп-
ностью + 0,2 мм и шламовое для ма-
териала —0,2 мм. Поперечное сечение
песковых рифлей — прямоугольник.
На деках столов для обогащения шла-
738
мистых материалов, помимо нариф-
лений малой высоты, имеются высо-
кие рифли, перед которыми создают-
ся спокойные зоны, где происходит
осаждение шламистых частиц тяжелых
минералов. Поперечное сечение высо-
ких рифлей — треугольник, низких —
прямоугольник. Продольное сечение
рифлей — трапеция с двумя прямы-
ми углами и верхним основанием,
равным 3/4 нижнего; рифли имеют
максимальную высоту у загрузочного
торца деки.
Наибольшую длину и высоту име-
ет рифля, проходящая через угол
деки, образованный стороной раз-
грузки легких продуктов и загрузоч-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ным торцом (на рис. 1.141 правый
нижний угол дек). Длину и высоту
остальных рифлей определяют следу-
ющим образом. Изготовленные риф-
ли имеют одинаковую длину и уста-
навливаются так, чтобы линия, со-
единяющая их острые концы, обра-
зовывала с направлением рифлей
угол 30—55 ° (угол среза рифлей);
противоположные концы рифлей об-
резают у мест их пересечения со сто-
ронами дек. У диагональных дек вдоль
стороны разгрузки легких продуктов
устанавливается дополнительная «за-
порная» рифля высотой 20—25 мм,
препятствующая выносу тяжелых
компонентов в хвосты.
Выбор высоты рифлей определя-
ется крупностью и плотностью обо-
гащаемого материала, а также содер-
жанием тяжелых компонентов.
Для ориентировочного определе-
ния оптимальной производительно-
сти Q стола любого размера при ра-
боте на рудах различной плотности
может быть использована эмпиричес-
кая формула
<? = 0,1Рр[/Уср (р, — 1)/(р2 — 1)Г К,
где рр, pj и р2 — плотность соответ-
ственно, руды, тяжелой фракции и
пустой породы, г/см3;
F— площадь деки при оптималь-
ном отношении ее длины к шири-
не, м2;
dcp — средний диаметр частиц
обогащаемого материала, мм;
К — число дек.
С уменьшением размера дек удель-
ная производительность возрастает
обратно пропорционально их площа-
ди в степени 0,4. Производительность
концентрационных столов при пере-
чистке промпродуктов составляет 60—
80 /», а при доводке концентратов
50 % производительности стола на ос-
новной операции.
Содержание твердого в питании
изменяется от 15 % (Ж : Т = 6 : 1) до
40 % (Ж : Т = 1,5 : 1). Оптимальным
является содержание твердого 20—
25 %. При чрезмерном разжижении
питания (Ж : Т > 6 : 1) увеличивается
разрыхление материала и существен-
но возрастает скорость транспортиро-
вания в поперечном направлении,
приводящая к выносу в хвосты час-
тиц полезного минерала. Для сниже-
ния этих потерь уменьшают попереч-
ный наклон деки. При недостаточном
разжижении питания (Ж : Т < 2 : 1)
разрыхление материала мало, что пре-
пятствует прохождению частиц мине-
ралов большой плотности в нижние
слои; полоса тяжелых минералов в
веере выделяется нечетко.
К основным узлам концентраци-
онного стола любой конструкции от-
носятся деки, приводной механизм,
опорное устройство и механизм ре-
гулирования наклона дек.
Классификация концентраци-
онных столов по основным конст-
руктивным признакам приведена в
табл. 1.110.
Техническая характеристика оте-
чественных концентрационных сто-
лов, изготавливаемых заводом «Труд»,
приведена в табл. 1.111.
Концентрационный однодечный
стол СКМ-1 (рис. 1.142) имеет одну
деку деревянной конструкции трапе-
цеидальной формы. Поверхность ее
покрыта линолеумом, на котором
закреплены деревянные рифли, рас-
положенные параллельно движению
деки. В поперечном сечении рифли
имеют форму прямоугольника, ши-
рина которого 7 мм, а высота пере-
менная (табл. 1.112).
739
4^
О
Рис. 1.141. Типы нарифлений концентрационных столов:
а — стандартное; б — для грубой концентрации; в — для доводки концентрата; г — с переменным расстоянием между рифлями;
д— Бьючардса; е — Эйч-Эйч; ж— Дейстер-Плат-О; з — диагональной деки Дейстера (песковое); и — диагональной деки Дейстера
(шламовое), к — фигурное Дейстера; л — шламовое Дейстера; м — Певзнера и Платунова; н — Лунева; о — Кузовлева; п — Холмана
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
А-А
Рис. 1.142. Концентрационный стол СКМ-1:
7 — дека; 2 — рифли, 3 — лоток для приема питания и смывной воды; 4 — отверстия, 5 — подвижные планки для регулирования подачи
£ воды; 6 — роликовая опора, 7 — опорная пластина, 8 — винт, 9 — маховик кремового механизма
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Классификация концентрационных столов
Таблица 1.110
Тип и коли- чество дек Способ установ- ки Характер движения дек Тип привод- ного меха- низма Назначение стола Марка столов
отечест- венных зарубежных
Однодечные с трапецеи- дальными или диаго- нальными деками На опо- рах снизу Возвратно- поступа- тельное в плоскости деки Кулачково- рычажный или инерци- онный Обогащение песков* и шламов ** (песковые и шламовые) СКМ-1 «Дейстер»; «Дсй- стср-Оверстром», «Дейстер-Плат-О»; «Холман»; «Ведаг» (песковый)
Однодечные с трапецеи- дальными или прямо- угольными деками На опо- рах или рессорах снизу Возвратно- поступа- тельное под углом к плоскости деки Кривошип- но- шатунный или инерци- онный Обогащение песков (песковые) «Грузонверк»; «Гумбольдт» «Ведаг» (шламо- вый); «Отсукка»
Многодечные с диагональ- ными деками На под- весках Возвратно- поступа- тельное в плоскости деки Инерцион- ный Обогащение песков и шламов (песковые и шламовые) СК-22; СК-15 «Концснко-666»
Однодечные с диагональ- ными деками На опо- рах снизу 1 Возвратно- поступа- тельное в плоскости деки Инерцион- ный Обогащение шламов (шламовые) СКОШ- 7,5 «Холман»
Однодечные и многодеч- ные с диаго- нальными деками То же Тоже Тоже Обогащение песков и шламов (песковые и шламовые) СКО- 0,5; -7,5;-15; -22; -30; -37; -45
Трехъярус- ные с прямо- угольными деками » » Кулачково- рычажный Обогащение песков (песковые) ЯСК-1
* Крупность частиц больше 0,2 мм.
** Крупность частиц 0,2 (0,3) + 0,02 мм.
Длина рифлей также переменная.
Самая короткая рифля (1200 мм) рас-
положена в верхней части деки, у
загрузочного ящика, самая длинная
(4500 мм) — в нижней части деки. На
деке установлен лоток с двумя отде-
742
лениями: одно — для приема и рас-
пределения пульпы, другое — для
смывной воды. Подачу пульпы и воды
на деку регулируют изменением раз-
мера отверстий в лотке и подвижны-
ми планками.
Техническая характеристика отечественных концентрационных столов
Таблица 1.111
Параметры СКМ-1 ЯСК-1 СК-22п СК-22ш СКО-0,5 СКО-2 СКО-7,5 СКО-15 СКО-22 СКО-ЗО СКО-37 СКО-45 СКОШ-7,5
Общая площадь дек, м2 7,5 15,2 22,5 22,5 0,5 2,0 7,5 15 22,5 30 37 45 7,5
Количество дек 1 6 3 3 1 1 1 2 3 4 5 6 1
Площадь одной деки, м2 7,5 1,7; 2,5; 3,4 7,5 7,5 0,5 2,0 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5
Угол поперечного наклона дек, градус 0—8 0—8 0—8 0—8 0—8 0—8 0—8 0—8 0—8 0—8 0—8 0—8 0—8
Частота колебаний дек, мин”1 230— 300 300 230— 350 230— 350 290- 400 280— 400 280— 350 280— 350 280— 350 280— 350 280— 350 280— 350 280
Ход дек, мм 12—26 12—26 16—20 10—14 4—16 10—26 10—20 10—20 10—20 10—20 10—20 10—20 6; 8; 10; 12; 14
Крупность питания, мм 3— 0,040 3—0,07 3—0,2 0,2— 0,04 3—0,04 3—0,04 3—0,04 3—0,04 3—0,04 3—0,04 3—0,04 3—0,04 0,1— 0,01
Производительность, т/ч 0,3— 3,0 1—6 3—9 1—3 До 0,05 0,08—3 0,3— 3,5 0,6—7 0,09— 10 1,2—14 1,5—17 1,8—20 0,3— 0,1
Мощность электродви- гателя, кВт 1,7 2,2 2,2 2,2 0,4 0,6 1,1 2,2 2,2 2,2 2x2,2 2x2,2 0,75
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота 5715 1800 1200 5510 2100 1550 5830 2370 2512 5830 2370 2512 1380 600 556 2820 1125 962 5030 2100 1380 5240 2110 1480 5350 2110 1860 5410 2180 2384 5360 2210 3380 5360 2200 3660 5160 2120 1610
Масса, т 1,2 1,67 3*,38 3,38 0,08 0,45 1,5 2,26 2,93 5,70 5,78 6,35 1,30
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.112
Рекомендуемые размеры нарифлений для концентрационных столов СКМ-1,
ЯСК-1, СК-15, СК-22 и типа СКО для средних условий
при обогащении руд цветных и черных металлов
Дека Крупность материала, мм Содержание тяжелой фракции в питании, % Р.гра- дус
<10 10—30 >30
h, мм X, мм Л, мм X, мм Л, мм X, мм
Прямоугольная: песковая шламовая —3 (2)+ 0,2 —0,2 12—14 14/2 25—30 200/25 16—18 18/2 30—35 200/25 18—26 22/4 35—45 200/25 40 45
Диагональная: песковая шламовая —3 (2)+ 0,2 —0,2 7—10 13/2 22—25 290/22 12—14 18/3 25—28 290/22 18—20 23/4 30—35 290/22 55 55
Примечания. 1. h — максимальная высота рифлей; х — расстояние между рифлями; р —
угол среза рифлей. 2. Для шламовых дек числитель относится к высоким рифлям, знаменатель —
к низким.
Дека опирается на шесть ролико-
вых опор скольжения. Для регулирова-
ния поперечного наклона деки имеет-
ся креновый механизм. Приводной ме-
ханизм стола состоит из эксцентрико-
вого вала с роликом и коленчатого
рычага (коромысла). При вращении
эксцентрикового вала ролик нажима-
ет на горизонтальное плечо коромыс-
ла, вследствие чего вертикальное пле-
чо последнего движется вправо и, бу-
дучи связанным с декой стола через
тягу, заставляет ее двигаться назад. В
это Время пружина, укрепленная под
декой, сжимается. При дальнейшем
вращении эксцентрикового вала вер-
тикальное плечо коромысла отклоня-
ется влево, а пружина, разжимаясь,
толкает деку вперед. Ход деки изменя-
ют винтом, частоту колебаний — сме-
ной шкивов на валу электродвигателя.
Концентрационный стол ЯСК-1
(рис. 1.143). Трехъярусный сдвоенный,
имеет шесть дек, приводимых в дви-
жение от общего приводного меха-
низма. Деки расположены в три яру-
са двумя параллельно работающими
секциями (по три с каждой стороны).
Материал поступает на две верх-
ние деки, с которых переходит на
средние и затем на нижние. Съем
окончательных продуктов обогащения
производят с нижних дек, но иногда,
например при обогащении железных
руд, съем концентратов производят и
со средних дек. Площадь рабочей час-
ти дек стола несколько больше пло-
щади двух дек стола СКМ-1. Все шесть
дек смонтированы на осях подвижной
рамы стола с помощью кронштейнов
и резино-металлических втулок.
Деки стола изготавливают из алю-
миниевого сплава и выпускают двух
видов: без покрытия и с резиновым
покрытием. Резиновые рифли накле-
ивают на поверхность дек.
Форма рифлей и их расположение
на деке такие же, как у стола СКМ-1,
если верхнюю, среднюю и нижнюю
деки стола ЯСК-1 рассматривать как
части деки стола СКМ-1, разрезан-
ной вдоль на полосы.
Подвижная рама стола вместе со
смонтированными на ней деками
опирается на фундаментную раму
посредством четырех опор скольже-
744
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ния. Привод у стола ЯСК-1 такой же,
как у стола СКМ-1.
Пульпу подают сверху в прием-
ную часть желоба, откуда она через
окна в боковых стенках попадает на
верхние деки. Часть окон снабжена
деревянными задвижками, позволя-
ющими регулировать нагрузку на ле-
вую и правую половины стола. Наи-
более эффективно стол работает при
равных нагрузках на обе половины.
В конце желоба имеется отсек для
смывной воды, часть которой попа-
дает на верхние деки, а часть в жело-
ба, расположенные над нижними де-
ками. На средние деки смывную воду
подают через специальные желоба,
установленные на деках.
Производительность стола ЯСК-1
более чем в 2 раза превышает произ-
водительность стола СКМ-1. Для раз-
деления материала мельче 0,2 мм при-
менение столов ЯСК-1 не рекомен-
дуется.
Трехдечный опорно-подвесной
концентрационный стол СК-22
(рис. 1.144) изготавливают в двух ис-
полнениях — для обогащения пес-
кового материала и для обогащения
шламов. Деки расположены одна над
другой, имеют форму параллело-
грамма и установлены диагонально
относительно направления возврат-
но-поступательного движения. Они
представляют собой жесткие метал-
лические рамы с деревянным насти-
лом, покрытым линолеумом. Рифли
на деках деревянные, установлены
параллельно направлению движения
дек.
Рис. 1.143. Трехъярусный сдвоенный концентрационный стол ЯСК-1;
1 — приводной механизм; 2— верхние деки; 3— средние деки; 4— нижние деки; 5 — оси
подвижной рамы; 6 — маховик поперечного наклона деки; 7 — червячный редуктор; 8 — желоб —
распределитель пульпы и смывной воды; 9 — подвижные планки для регулирования подачи воды
745
Глава L Оборудование для механических методов переработки отходов
Рис. 1.144. Трехдечный опорно-подвесной концентрационный стол СК-22:
1 — деки; 2 — инерционный приводной механизм; 3 — траверса, соединяющая деки; 4 — желоба
для приема и распределения исходного материала; 5 — желоб для распределения смывной воды
746
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продольный уклон устанавлива-
ют общим для всех дек изменением
длины тросов подвески со стороны
разгрузки концентрата. Общий попе-
речный наклон дек регулируют изме-
нением длины тросов подвески со
стороны привода, а индивидуальный
наклон каждой деки — креповыми
механизмами, расположенными на
противоположных концах дек.
Однодечные концентрационные сто-
лы опорного типа CKO-0,5, СКО-2 и
СКО-7,5 (рис. 1.145) имеют одну деку
диагонального типа с песковым или
шламовым нарифлением и желобами
для приема и распределения питания
и смывной воды. Приводной меха-
низм инерционного типа и дека опи-
раются на жесткие качающиеся опо-
ры. Регулирование поперечного на-
клона дек осуществляется креновым
механизмом. Изменение продольно-
го уклона дек достигается изменени-
ем длины опор. Регулирование час-
тоты и размаха (хода) колебаний
осуществляется также, как и у стола
СК-22.
Многодечные концентрационные сто-
лы опорного типа CKO-15, СКО-22 и
СКО-ЗО (рис. 1.146) имеют соответ-
ственно по две, три и четыре диаго-
нальные деки, расположенные парал-
лельно друг над другом и установлен-
ные совместно с приводным механиз-
мом инерционного типа на жестких
качающихся опорах.
Рис. 1.145. Однодечный концентрационный стол опорного типа (СКО-0,5; СКО-2;
СКО-7,5):
1 — дека; 2 — инерционный приводной механизм; 3 — жесткие качающиеся опоры; 4 — крепо-
вый механизм; 5 и 6 — желоба для приема и распределения соответственно исходного питания
и воды
747
QO
Рис. 1.146. Концентрационный стол опорного типа СКО-ЗО:
1—6 — см. рис 1 145; 7 — желоба для приема продуктов разделения
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Каждая дека оснащена желобами
для приема и регулирования питания
и смывной воды и имеет индивиду-
альный креповый механизм для ре-
гулирования поперечного наклона
деки. Расстояние между деками по
вертикали 500 мм.
Многодечные концентрационные сто-
лы опорного типа СКО-37 и СКО-45
по конструкции представляют собой
установку из двух многодечных сто-
лов, расположенных друг над другом,
с отдельными приводными механиз-
мами. Так, стол СКО-37 представля-
ет собой установку из СКО-22 и
смонтированного над ним на специ-
альной раме СКО-15.
Соответственно СКО-45 представ-
ляет собой конструкцию из двух сто-
лов СКО-22, установленных один над
другим на опорной раме. Конструкция
каждого из таких столов и принципы
их регулирования те же, что и столов,
из которых они смонтированы.
Однодечный концентрационный
стол СКОШ-7,5 (рис. 1.147). Дека сто-
ла представляет собой настил со шла-
мовым нарифлением, отлитый из
стеклопластика. Над декой смонтиро-
ван желоб для приема и распределе-
ния питания и распределитель смыв-
ной воды, выполненный в виде тру-
бы с отверстиями.
Инерционный приводной меха-
низм стола СКОШ-7,5 имеет не две,
а три пары параллельно расположен-
ных валов с закрепленными на них
неуравновешенными грузами и уста-
новлен на жестких качающихся опо-
рах. В остальном приводной механизм
стола СКОШ-7,5 аналогичен привод-
ным механизмам столов СК-22 и СКО.
Поперечный наклон деки регулиру-
ется креновым механизмом. Ход и час-
тота колебаний деки стола СКОШ-7,5
изменяются так же, как и у столов
СК-22 и СКО.
В табл. 1.113 приведены парамет-
ры концентрационных столов зару-
бежных фирм.
Пневматические столы (сепарато-
ры) применяют в России при обога-
щении углей. Они могут применяться
и для сухого обогащения руд.
Пневматический сепаратор
ОСП-100 показан на рис. 1.148.
Подвижная дека сепаратора, со-
вершающая возвратно-поступатель-
ные движения, разделена в продоль-
ном направлении на четыре поля. Каж-
дое поле покрыто рашпильным ситом
с отверстиями размером 1,5—3 мм.
Вместе с ситом на деке крепят рифли.
Для удержания на деке слоя материа-
ла определенной высоты по бортам ее
устанавливают бортовые (в продоль-
ном направлении) и лобовые (в по-
перечном направлении) рифли. К каж-
дому полю деки по рукавам подводят
сжатый воздух. Расход воздуха регули-
руют дроссельными заслонками.
Исходное питание поступает в
головную часть деки.
Поток воздуха, подаваемый сни-
зу под слой материала, разрыхляет
его, создавая условия для расслаива-
ния частиц по плотности. В сепарато-
рах других конструкций воздух пода-
ют прерывисто, сообщая среде пуль-
сацию. В результате расслаивания лег-
кая фракция находится в верхней ча-
сти слоя и, благодаря поперечному
уклону деки, перемещается в прием-
ные желоба. Тяжелая фракция нахо-
дится в нижней части слоя и под дей-
ствием возвратно-поступательных
движений деки транспортируется
вдоль нее. Рифли, направленные вдоль
деки, препятствуют сносу частиц тя-
желой фракции в поперечном направ-
.749
Глава I Оборудование для механических методов переработки отходов
лении. Удаление тяжелой фракции с
деки происходит с торцовой части.
Техническая характеристика неко-
торых пневматических сепараторов
приведена в табл. 1.114.
Основными недостатками пнев-
матических сепараторов являются не-
равномерное распределение воздуха
и материала по площади деки, про-
рывы слоя материала и перемешива-
ние расслоившихся фракций и худ-
шие технологические показатели по
сравнению с гидравлическими кон-
центрационными столами. .
Эффективность обогащения на
пневматических сепараторах выше,
чем на пневматических отсадочных
машинах.
При эксплуатации пневматичес-
ких сепараторов возникают дополни-
тельные трудности, связанные с не-
обходимостью пылеулавливания.
5047
Рис. 1.147. Однодечный концентрационный стол СКОШ-7,5 (обозначения те же, что
на рис. 1.145) .
750
Некоторые параметры концентрационных столов с подбрасыванием
Таблица 1.113
Фирма Тип стола Форма и размеры деки, мм Покрытие Характери- стика рифлей Опоры под деками Частота колеба- ний, мин"1 Крупность обогащае- мого мате- риала, мм Произ- водитель- ность, т/ч Приводной меха- низм Уста- новочная мощность электродви- гателя, кВт
«Холман» (Англия) Песковый Шламовый 4572x1626 4848x1829 Линолеум Пластик Деревянные, установлен- ные наклонно Деревян- ные рессо- ры 280 280 —3+0,5 —0,5 0,4—2,0 0,25—0,7 Кривошипно- шатунный То же 1,5—2,2
«Грузон- верк» (ФРГ) Песковый Шламовый 4500x1800 Бетон с канавка^ ми ‘ Бетонные треугольно- го сечения То же 240—320 —3 + 0,5 —0,5 1,5 0,6 Инерционный 1,5
«Гум- больдт» . (ФРГ) Песковый Шламовый (быстро- ходный ударный) Трапеция 4300x1800 То же Линолеум То же Деревянные То же Клиновид- ные по- душки и ролики Деревян- ные рессо- ры 200—240 360—370 —3 + 0,5 ' —0,5 1,5 0,6 Кривошипно- шатунный Эксцентриковый с ударом об аморти- затор 1,5 1,2
' «Ведаг» (ФРГ) Песковый Шламовый Прямо- угольник 3500x1350 То же Линолеум Пластик Резина » » » Опоры скольжения Наклонные рессоры 150—180 330 —3+0,5 —0,5 + 0,06 4 0,6—1 0,2—0,4 Кривошипно- ' шатунный с ударом об амортизатор . То же 2,2 2,2
«Пик» (Франция) Шламовый Прямо- угольник 2700x1100 4500x1800 » Металличе- ские или деревянные наклонные рессоры 320 —0,5 0,5 Эксцентриковый с ударом об упор 1,2
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Таблица 1.114
Техническая характеристика пневматических сепараторов
Параметры СП-12 СП-6 СПК-40 СПБ-ЮОМ ОСП-ЮО
Площадь рабочей поверхности, м2 120 6,7 7,5 17,0 120
Тип деки Односкатная Двускатная Односкатная
Число дек 1 1 1 2 1
Частота качаний деки, мин-1 310—400 310—400 350 250—400 200—^450
Частота пульсаций воздуха, мин-1 83—130 83—130 98;124;192 62;100; 144 83—130
Угол наклона деки к горизонту, градус: продольный поперечный 4—11 4—11 4—11 4—11 4—11 2—9,5 4—10 4—10 4—11 2—12
Эксцентриситет приводного вала, мм 10 6 6 10 10
Производительность, т/ч 100 40—50 40—55 150 100
Крупность обогащаемого материала, мм 6—75 6—50 7,5 6—75 6—75
Мощность установленных электродви- гателей, кВт 20 -10,5 13,0 31,7 23,6
Масса, т 14,6 6,6 32,4 16,1
Рис. 1.148. Пневматический сепаратор
ОСП-100:
/ — подвижная дека; 2 — опоры; 3 — поле
деки; 4 — рифли; 5 — рукав для подвода воз-
духа; 6 — приводной механизм
Преимуществом пневматических
сепараторов являются отсутствие по-
требности в воде, получение сухих
продуктов, более низкая стоимость
переработки руды и меньшая энер-
гоемкость.
752
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
1.5.5. Обогатительные шлюзы
Шлюз представляет собой желоб
прямоугольного сечения с параллель-
ными бортами, на дно которого ук-
ладываются улавливающие покрытия
(жесткие трафареты или мягкие ков-
рики), предназначенные для удержа-
ния осевших частиц тяжелых мине-
ралов. Для обогащения тонких клас-
сов (—0,15 мм) применяются также
специальные шлюзы без трафаретов.
В текущем по наклонной поверх-
ности шлюза потоке пульпы проис-
ходит расслаивание твердых частиц по
плотности и крупности.
Материал на шлюз подают непре-
рывно до тех пор, пока ячейки тра-
фаретов не заполнятся преимуще-
ственно частицами тяжелых минера-
лов. После этого загрузку материала
прекращают и производят ополоск
шлюза. Сначала на шлюз подают толь-
ко воду для удаления оставшихся в
верхнем слое легких минералов. За-
тем количество воды уменьшают и
приступают к снятию трафаретов,
тщательно смывая с них накопив-
шийся материал. Этот материал пе-
ремещают деревянными или желез-
ными гребками вверх по дну шлюза
для повторного удаления части пус-
той породы. Крупные куски породы,
камни и галю выбирают вручную и
удаляют в отвал. Оставшийся на дне
шлюза концентрат смывают в отдель-
ный приемник и направляют в дово-
дочные аппараты, устанавливаемые
обычно вблизи шлюзов.
Таблица 1.115
Общая характеристика шлюзов с неподвижной поверхностью
Тип шлюза Область применения, на- значение Длина, м Ширина, м Уклон Наполнение (высота пото- ка), м
Гидравлический* Гидравлическая разработка россыпей 100—150 0,45—0,8 0,05—0,12 0,4—0,5
Приборный Механическая разработка россыпей 25—30 0,7—1,0 0,08—0,12 0,03—0,12
Головной Для улавливания самород- ков и крупного золота 2—10 0,7—1,0 0,12—0,20 0,10—0,15
Протирочный Для ручной дезинтеграции песков 10—15 Определяется объемом пульпы 0,06—0,08 0,10—0,15
Подшлюзок** Для обогащения мелких фракций песков 0,6—0,8 0,10—0,12 0,03
Дражный На драгах 4,5—6,5 0,6 0,10—0,12 0,03—0,12
Доводочный Для обработки концентра- тов основных шлюзов <з 0,4—0,6 0,06—0,12 0,01—0,03
Специальный *** При промывке разведоч- ных проб, опробовании отвалов и др. 2—3 0,8—1,2 0,003—0,005
* Устанавливается на грунт или на эстакаде из звеньев длиной по 3—4 м. * * Устанавливается после головных шлюзов параллельно по 3—8 шт.; подача питания через ре- шета. * ** Дно покрывается ковриками илн тканью, удерживаемой сеткой с крупными отверстиями (ворсистые шлюзы).
753
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Для обогащения руд и песков при-
меняют два основных класса шлюзов:
с неподвижными и движущимися
рабочими поверхностями.
Шлюзы с неподвижной рабочей по-
верхностью по своему назначению
разделяются на гидравлические, при-
борные (головные, протирочные и
подшлюзки), дражные, доводочные
и специальные. Общая характеристи-
ка шлюзов указанных типов приве-
дена в табл. 1.115.
Различают шлюзы глубокого на-
полнения (высота потока больше 30—
40 мм) для обогащения материала
крупнее 20 (16) мм и шлюзы мелко-
го наполнения для обогащения мате-
риала мельче 20 (16) мм.
Одним из видов доводочных шлю-
зов является вашгерд (рис. 1.149) —
короткий широкий шлюз, устанавли-
ваемый с уклоном 0,01—0,02. В голов-
ной части вашгерда имеются две пе-
регородки, одна не доходит до дна,
другая — до верха бортов. В промежу-
ток между первой перегородкой и
стенкой вашгерда подают воду, ко-
торая переливается через вторую пе-
регородку и равномерно растекается
по днищу вашгерда. Материал загру-
жают в головную часть аппарата и
перегребают гребками.
Рис. 1.149. Вашгерд:
1 — перегородка; 2 — желоб
Среди специальных шлюзов для
обогащения мелких фракций чаще все-
го применяются ворсистые шлюзы,
представляющие собой короткие (2—
3 м) широкие (0,8—1,2 м) желоба, дно
которых покрыто сукном или каким-
либо другим ворсистым материалом,
иногда резиновыми ковриками; пуль-
па на эти шлюзы подается слоем 3—
5 мм. Для удержания ткани используют
сеть с крупными отверстиями или ме-
таллические рейки. Когда ткань запол-
нится концентратом, ее снимают со
шлюза и тщательно промывают в спе-
циальном чане. С 1 м2 различных по-
754
крытий за один сполоск снимают сле-
дующее количество концентрата, кп
Парусина.....:..............0,4—0,6
Вельвет......................0,8—1,2
Половик плотный.............1,0—1,2
Рифленая резина.............1,6—2,0
Кордерой....................1,4—1,8
Плис........................1,6—2,0
Грубое сукно................2,0—2,5
Войлок......................2,5—3,0
На рис. 1.150 приведен общий вид
скрубберного промывочного прибо-
ра МПД-2, а в табл. 1.116 приведена
техническая характеристика приборов
данного типа.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Шлюз с подвижным резиновым по-
крытием (ленточный шлюз) (рис. 1.151)
снабжен движущейся бесконечной
прорезиненной лентой. Наклон лен-
ты регулируют. Материал загружают
на верхнюю ветвь ленты, которая дви-
жется навстречу течению пульпы. Лег-
кая фракция смывается водой и раз-
гружается у нижнего барабана, а осев-
шая на ленту фракция смывается с
помощью оросителя после того, как
лента обогнет ведущий барабан.
Рис. 1.150. Промывочный прибор МПД-2:
1 — скреперная лебедка; 2 — конвейер; 3 — скруббер-бутара; 4 — шлюзы; 5 — землесос;
6 — пульпопровод; 7 — распределитель воды; 8 — центробежный насос; 9 — хвостовой блок;
10 — скрепер; 11 — вагонетка
Рис. 1.151. Шлюз с подвижным резиновым покрытием
755
СП
Таблица 1.116
Техническая характеристика скрубберных металлических разборно-переносных промывочных приборов
Параметры МПД-2 МПД-6 МПП-1 мпд-з - мпд-4 МПД-5 ПКС-1-700 ПКС-1-1200
Производительность, м3/ч 20 20 20 40 30 40 35 60
Расход воды, л/с 50 50 50—80 120 80 80—130 120 120
Тип бункера Скреперно- погрузочный Завалочный люк ББК-Ш-800 Бульдозерный питатель ББК-Ш-800 ББК-П ББК-Ш-800 ББК-П-М
Тип конвейера Эстакадный ТСШМ Эстакадный ТСШМ ТСШМ КППШ-П-800 КППШ-П-800
Длина конвейера, м 21 — 50 85 70 82 70 108
Тип скруббера Б-1948г Б-1948г Б-1948г ДС-53 ДС-53 ДС-55 АСК-700 АСК-1200
Эфельные шлюзы: количество секций ширина секции, м рабочая длина, м 2 0,72 13,5 2' 0,72 12,4 2 0,72 12,4 2 0,72 13,7 2 0,72 12,4 2 0,72 12,0 2 0,72 11,2 4 0,72 9,6
Самородкоулавливающий шлюз Нет Нет Есть Есть Есть Есть Есть Есть
Длина галечного стакера, м 8,8+18,0 27,7 36,6 16,0 44,7 36,3 43,7 440
Ширина ленты, м 0,5 0,65 0,60 0,60 0,60 0,60 0,65 0,80
Установочная мощность, кВт 58 17,5 37 57 48 62 70 113
Насосная станция, тип 6НК 6НК 6НК/6НДВ 8НК 8НК 6НДВ/8НДВ 8НДВ 8НДВ
Мощность электродвигате- ля, кВт 20 20 20/55 40 40 55/75 75 75
Общая масса, т 28,7 16,3 31,5 46,0 35,0 43,4 43,5 69,5
Глава 1. Оборудование для механических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ГЛАВА 2
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ
2.1. Оборудование для флотации
2.1.1, Общие сведения
Флотационный процесс разделения
твердых материалов основан на изби-
рательном прилипании частиц мине-
ралов к поверхности раздела двух фаз.
Пенной флотацией называется про-
цесс, при котором гидрофобные час-
тицы прилипают к вводимым в пульпу
пузырькам воздуха или газа и подни-
маются с ними кверху, образуя пену, а
гидрофильные частицы остаются взве-
шенными в пульпе.
Пленочной флотацией называется
процесс, при котором гидрофобные
частицы, попадая на поверхность дви-
жущегося потока воды, остаются на
ней, образуя пленку, а гидрофильные
частицы тонут.
Масляной флотацией называется
процесс, при котором гидрофобные
частицы прилипают к каплям масла
в пульпе и всплывают наверх, а гид-
рофильные частицы остаются взве-
шенными в пульпе.
В таблицах 2.1, 2.2, 2.3 приведены
основные флотационные реагенты-
собиратели.
В таблице 2.4 приведены основ-
ные зарубежные флотационные реа-
генты и их отечественные аналоги.
Схемы флотации различаются по
методу флотации (селективная или
коллективная) и по числу стадий
обогащения (одно-, двух- или много-
стадиальные).
Под стадией обогащения понима-
ется совокупность операций измель-
чения, классификации и флотации, в
результате которых получается один
или несколько продуктов обогащения
(концентраты, хвосты).
Схемы с одинаковым числом ста-
дий могут различаться порядком и
расположением технологических опе-
раций внутри каждой стадии.
При наличии в схеме операций
контрольной флотации (очистка хво-
стов) и операций перечистки кон-
центрата их число зависит от требо-
ваний к качеству концентрата, содер-
жания полезного минерала в руде и
флотационных свойств, составляю-
щих руду минералов. При относитель-
но невысоких требованиях к качеству
концентрата и сравнительно богатых
или труднофлотируемых рудах схе-
мы характеризуются развитием кон-
трольных операций и малым разви-
тием (или отсутствием) перечисти ых.
Если же кондиции на концентрат
высокие, схемы дополняются опера-
циями перечистки концентрата, при
этом число их увеличивается, когда
757
Ul
oo
Основные флотационные реагенты-собиратели
Таблица 2.1
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Анионные (оксгидрильные) собиратели
Кислота олеиновая техническая • (олеин) Смесь жирных кислот растительных масел и жиров: в основном олеиновой С17Н33СООН, пальмитиновой С|5Н31СООН и стеариновой C|7H3SCOOH кислот Выпускается трех марок А, Б и В по ТУ 18 РСФСР 495—77 марки «14». Олеины марок А и Б содержат не ме- нее 95 %, В — 92 % и «14» — 97,4 % жирных кислот. Олеин марки А может содержать до 15 % нафтеновых кислот, но для горной промышленности не бо- лее —10 %. Содержание неомыленных и неомыляемых веществ составляет в зависимости от марки от 2,5 до 6,5%, кислотное число и число омыления — 175—210, йодное число 80—105. Тем- пература застывания олеина марок А, «14», Б, В не превышает соответствен- ною, 14,16 и 34 °C Изготавливается смешением преиму- щественно жидких жирных дистилли- рованных или недистиллированных кислот, получаемых при расщеплении жиров и масел. Используется непосред- ственно в виде растворов в керосине или водных растворов натриевых мыл. В ряде случаев олеин или его раствор в керосине эмульгируют в воде с приме- нением стабилизирующих добавок — соды, едкого натра, жидкого стекла, не- ионогенных или анионоактивных ПАВ
Мыло сырое сульфатное Водный раствор смеси приблизительно равных количеств натриевых солей выс- ших жирных и смоляных кислот с при- месью нейтральных веществ, лигнина, таннинов, красящих веществ и мине- ральных компонентов, содержащихся в черном щелоке — продукте, из кото- рого выделяется сульфатное мыло. Со- отношение жирных и смоляных кис- лот, входящих в сульфатное мыло, ана- логично сырому талловому маслу (см. ниже) Выпускается по ТУ 81-05-118—77. Суммарное содержание жирных, смо- ляных кислот и нейтральных веществ должно быть не менее 45 %; количес- тво влаги не должно превышать 50 %, золы'— 8 %. В зависимости от пород’ древесины, места расположения пред- приятия и технологии получения цел- люлозы состав сульфатного мыла не- сколько изменяется Сырое сульфатное мыло—отход суль- фатно-целлюлозного производства. Применяется в виде водных растворов концентрацией до 20 %. Совместно с сульфатным мылом используют пено- гасители — углеводороды, твердые карбоновые кислоты, высшие спирты, продукты окисления углеводородов и др.
Масло талловое сырое Смесь высших жирных и смоляных кис- лот, а также органических неомыляе- мых веществ. Жирные кислоты в основ- Выпускается по ОСТ 81-47—78 трех сортов. Содержание жирных, смоляных кислот и нейтральных веществ не ме- Сырое талловое масло—отход произ- водства целлюлозы. Оно получается разложением сульфатного мыла серной
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.1
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
- ном представлены олеиновой (28—43 %), линолевой (38—65%), линоленовой (0,5— 2%), стеариновой (4—10 %) и пальмитиновой (4—10 %). Из смоляных кислот в основном присутствует абие- тиновая. Нсомыляемыс вещества— алифатические и дитерпеновые углево- дороды, высшие алифатические и тер- пеновые спирты, кетоны и фитостерин нее 90 %, неомыляемых веществ в про- дукте 1 сорта не менее 13 %, в продук- те 2 сорта не менее 17 %, в продукте 3 сорта не регламентируется. Содержа- ние смоляных кислот 35—55 % и во- ды 1—5 %. Кислотное число— 130— —145. По ТУ 81-05-100—76 выпуска- ется заменитель сырого таллового мас- ла — масло талловое легкое кислотой, отделением и промывкой об- разовавшегося масла. При флотации применяется в виде водных растворов (после омыления), растворов в углево- дородах или продуктах их окисления, эмульсий и смесей с другими реагента- ми. В качестве стабилизаторов при при- готовлении водных эмульсий рекомен- дуется едкий натр, сода, нсионогенныс ПАВ, алкиларилсульфонаты и алкил- сульфаты
Масло талловое дистиллированное Смесь жирных и смоляных кислот, вхо- дящих в состав сырого таллового масла (см. выше) Выпускается по ТУ 81-05-26—75 двух марок А и Б с суммарным содержа- нием органических веществ 92—95 %. Содержание смоляных кислот, как пра- вило, не превышает 40 % и в нем от- сутствует большая часть нейтральных соединений, переходящих в сырое тал- ловое масло из черных щелоков. Кис- лотное число продукта 150—158, а чис- ло омыления —160—170 Получается дистилляцией сырого тал- лового масла в интервале 200— 235 °C. Применяется непосредственно, в виде эмульсий в воде или 1—15 %-ных вод- ных растворов'натриевых мыл. В ряде случаев используется совместно с дру- гими анионными реагентами и нсионо- генными ПАВ
Флотогудрон t В основном состоит из триглицеридов высших жирных кислот, свободных и полимеризованных жирных кислот рас- тительных масел и жиров Выпускается по ТУ 18 РСФСР 744—77. Кислотное число 50—70. Температура застывания жирных кислот нс более 23 °C, содержание влаги не более 5 % Отход производства жирных кислот растительных масел. Изготавливается смешением вторичных гудронов, полу- ченных при дистилляции первичных гудронов— кубовых остатков от пере- гонки жирных кислот. Применяется в виде 5—15%-ных водных растворов, полученных омылением гудрона ед- ким натром в присутствии таллового масла и других жирнокислотных соби- рателей. Также используется в смеси с омыленным талловым маслом, окис- ленным петролатумом и реагентом ТЖК
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.1
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Смола госсиполо- вая (гудрон от дис- тилляции черных хлопковых соапсто- ков) Смесь жирных кислот растительных масел, продуктов высокотемператур- ного окисления и превращения госси- иола и соединений, образующихся при гидролизе и конденсации белков и фос- фатидов Выпускается двух видов. Кислотное число в зависимости от вида составля- ет 50—100. Растворимость в ацетоне не менее 70—80 %, содержание влаги и летучих веществ не более 4 % Отход производства в виде кубового ос- татка (гудрона) при дистилляции жир- ных кислот, выделенных из хлопково- го соапстока. Применяется в виде 2— 10 %-ных водных растворов натриевых мыл и 10—20 %-ных растворов в жид- ких окисленных углеводородах. Из-за слабого пенообразующего действия це- лесообразно применять его в смеси с омыленным сырым талловым маслом
Кислоты жирные синтетические Смесь нормальных насыщенных выс- ших карбоновых кислот, содержащая в некоторых случаях кислоты изосгрое- ния (до 20—30 %) Выпускаются по ГОСТ 23239—78 фракции С7—Cg, С ю—Cj6, Ср—С20 и др. Кислотные числа фракций С7—С9— 370—410; С|0—С16 —220—265; С17— —С20— 195—200; эфирные числа фракций — 3—10; содержание неомы- ляемых веществ не превышает 5 % Получаются окислением твердого па- рафина кислородом воздуха в присут- ствии катализаторов с последующим выделением фракций дистилляцией и ректификацией. Применяются в виде водных растворов натриевых мыл, по- лучающихся омылением содой или ед- ким натром; фракция кислот С?—С9 может применяться непосредственно. Как правило, используются совместно с другими анионными собирателями, например омыленным талловым мас- лом или олеиновой кислотой
Окисленные жид- кие нефтяные угле- водороды (окислен- ные уайт-спирит, керосин, реагенты ФР-1,ФР-2и ОР-100) Смесь карбоновых и оксикарбоновых кислот, углеводородов, эфирокислот н других продуктов окисления Окисленный уайт-спирит (реагент ФР-1) выпускается с кислотным чис- лом 40—45; содержание оксикарбоно- вых кислот не более 5 % и воды не бо- лее 3 %. Окисленный керосин выпус- кается с кислотным числом не менее 45 и содержанием оксикарбоновых кис- лот не более 5 %. Реагент ОР-ЮО (окис- ленный рисайкл) выпускается с кис- лотным числом 80—100 и числом омы- ления 170—220; содержание оксикар- боновых кислот не более 15 % Получаются окислением нефтяных фракций (уайт-спирита, деароматизи- рованного керосина и гидрированно- го рисайкла) кислородом воздуха в при- сутствии катализаторов. Могут приме- няться непосредственно и при раство- рении в них до 20 % кубового остатка СЖК, госсиполовой смолы, сырого таллового масла и других аналогичных продуктов; применяется раствор аси- дола в окисленном уайт-спирите, назы- ваемый реагентом ФР-2
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.1
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Окисленный пет- ролатум Смесь карбоновых, оксикарбоновых и эфирокислот, неокисленного петрола- тума и различных продуктов его окис- ления Выпускается с кислотным числом не менее 55; число омыления 140. Отно- шение числа омыления к кислотному числу Изготавливается окислением петрола- тума (смеси твердых углеводородов с остаточным маслом)
Кислоты жирные талловые (ректифи- цированное талло- вое масло) Смесь олеиновой и линолевой кислот, смоляных кислот и неомыляемых сое- динений Выпускаются по ГОСТ 14845—79 че- тырех марок. Содержание смоляных кислот в реагентах марок А и Б не бо- лее 2 %, В не более 3 %, Г — 18—25 %. Содержание нсомылясмых веществ в реагентах марки А нс более 3 %, марки Б и Г не более 4 %, марки В не более 5 %. Кислотное число — не менее 180. Йодное число в реагенте марки А — не менее 150, а в реагентах марок Б, В, Г— не менее 160 Получаются ректификацией сырого таллового масла. Применяются непос- редственно в виде эмульсий в воде или 1—20%-ных водных растворов натрие- вых мыл. Натриевое мыло и эмульсии приготовляют так же, как и при при- менении сырого таллового масла (см. выше)
Кислоты жирные— отход производст- ва ссбациновой кис- лоты (реагенты ОПСКиТЖК) Смесь высших жирных кислот (олеино- вой, стеариновой и др.) и эфиров (обра- зованных этими кислотами и метилгек- силкарбинолом), касторового масла и других кислородсодержащих соедине- ний Выпускается по ТУ 6-05-02—74. Сум- марное содержание органических ве- ществ в товарном продукте должно быть нс менее 75 %, воды нс более 20 %; кислотное число не менее 140, число омыления нс менее 150 Отход производства при щелочном пирогенетическом расщеплении касто- рового масла с целью синтеза себаци- новой кислоты. Применяется в виде 5—15 %-ных водных растворов натрие- вых мыл. В ряде случаев целесообраз- но его использование совместно с суль- фатным мылом, омыленным сырым талловым маслом и другими реагента- ми, стабилизирующими пену
Жир микробный технический Содержит эфиры высших карбоновых кислот, фосфатиды, углеводороды и высшие карбоновые кислоты Выпускается двух марок: МЖНП — микробный жир из н-парафинов и МЖНД — микробный жир из нефтя- ных дистиллятов; кислотное число про- дукта не более 50; содержание нсомы- ляемых не более 45 %; число омыле- ния не .менее 130; содержание фосфати- дов не более 30 % Отход производства кормовых дрож- жей из углеводородов нефти. Приме- няется в виде 1—5 %-ных эмульсий омыленного микробного жира
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.1
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Кислоты нефтяные Нафтеновые кислоты или их натриевые мыла с примесью углеводородов и во- ды Выпускаются по ГОСТ 13302—77 сле- дующих марок: дистиллированные кис- лоты, технические кислоты (асидол А-1 и А-2), асидол-мылонафт и мылонафт. Массовая доля нефтяных кислот колеб- лется от 96 % в дистиллированных кис- лотах до 42—43 % в мылонафте. Кис- лотное число от 260 до 185; массовая доля минеральных масел (в пересчете на органику) от 3 % в дистиллирован- ных кислотах до 57 % в асидоле Отходы нефтеперерабатывающей про- мышленности, получающиеся при ще- лочной очистке керосиновых, газойле- вых, соляровых и других дистиллятов (мылонафт), с последующей обработ- кой их серной кислотой (асидол и аси- дол-мылонафт) и вакуумной дистил- ляцией асидола(дистиллированные нефтяные кислоты). Мылонафт приме- няется в виде водных растворов кон- центрацией до 20.%. Все другие про- дукты после омыления содой или ед- ким натром могут использоваться в ви- де водных растворов или непосредст- венно, а также в виде эмульсий в воде. Из-за низкой активности и высокой пе- нообразующей способности асидол ре- комендуется использовать совместно с другими карбоксил содержащими со- бирателями
Алкилсульфаты на основе синтетиче- ских жирных пер- вичных спиртов фракции С и—С16 Смесь алкилсульфатов натрия: СНз(СН2)„ OSOjNa (п в основном рав- но 9—15) Содержание алкилсульфатов не менее 30 %, сульфата натрия не более 20 %, несульфированных веществ не более 5,5 % Получаются сульфатированием син- тетических жирных первичных спир- тов фракции С12—С16 комплексом оле- умкарбид. Применяются в виде 1— —5 %-ных водных растворов, как прави- ло, с карбоксилсодержащими реагентами
Паста алкилсуль- фатов синтетиче- ских жирных спир- тов Смесь ал кил сульфатов натрия: СНз(СН2)„ OSOsNa (п в основном рав- но 9—17) Выпускаются по ТУ 38-107-55—80 с со- держанием алкилсуяьфатов нс менее 21 %, сульфата натрия не более 19 %; нс- сульфированных веществ не более 12 % Получается сульфатированием синте- тических жирных спиртов фракции С|0—Cig. Применяется в виде 1— —5 %-ных водных растворов
Кубовый остаток от дистилляции высших жирных спиртов (реагент КОС) Смесь высших жирных кислот, спиртов и углеводородов Содержание органических веществ не менее 40 %, в том числе жирных кис- лот не менее 15 % Получается в качестве отхода произ- водства высших жирных спиртов ме- тодом прямого окисления парафина. Применяется в виде 1—10 %-ных вод- ных эмульсий. Обычно используется в смеси с анионоактивными собирате- лями
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.1.
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Кубовый остаток СЖК (кислоты син- тетические С20 и выше) Смесь, содержащая в основном карбо- новые кислоты С2о и выше, оксикарбо- новые кислоты и около 10 % неомы- ляемых веществ Кислотное число не менее 100; эфир- ное число не более 40; содержание жир- ных кислот не менее 85 %; воды вс бо- лее 0,5 %. На его основе изготавлива- ют реагент С-3 — водный раствор нат- риевых солей кислот С5—Сад Отход дистилляции синтетических жирных кислот, получаемых окисле- нием твердого парафина. Использует- ся после омыления содой или едким натром совместно с талловым маслом или другими анионными собирателями
Изокислоты синте- тические Смесь монокарбоновых кислот от Сю до С2о с радикалами нормального и изостроения Кислотное число реагента 250—270; число омыления 265—285; йодное число 10—40; эфирное число 14—25 Получаются окислением изопарафинов кислородом воздуха или выделением из технических фракций синтетичес- ких жирных кислот, полученных окис- лением парафина. Могут применяться в виде 1—10 %-ных водных растворов натриевых мыл или совместно с други- ми анионоактивными ПАВ
Алкилсульфаты вторичных жирных спиртов (паста) Смесь алкилсульфатов вторичных спиртов Си—С2о Выпускаются по внутризаводским ТУ с содержанием алкилсульфатов не ме- нее 20 %, сульфата натрия не более 14%, несульфированных веществ не более 7 % Получаются сульфированием смеси вторичных спиртов, синтезированных окислением парафиновых углеводоро- дов азотокислородной смесью в при- сутствии борной кислоты. Применя- ются в виде 1—5 %-ных водных рас- творов, как правило, с карбоксилсодер- жащими реагентами
Моющее средство «Прогресс» Смесь натриевых солей сернокислых эфиров вторичных спиртов R ч CHOSOjNa HJC/ R—углеводородный радикал, содержа- щий в основном 4—14 атомов углеро- да) Выпускается по ТУ 10719—77 в виде водного раствора. Содержание алкил- сульфата нс менее 20 %, нссульфиро- ванных веществ не более 18 % по отно- шению к алкилсульфатам, изопропи- лового спирта не более 5 % и сульфа- та натрия около 4 % Получается сульфированием и нейтра- лизацией смеси олефинов Cg—Сю сер- ной кислотой и последующей очист- кой продукта от примесей. Применя- ется в виде 5—20 %-ных растворов в воде, как правило, с карбоксилсодер- жащими реагентами
Сульфонат (алкил- сульфонат) Смесь натриевых солей ал кил сульфо- новых кислот RSO2ONa (R— алкиль- ный радикал, содержащий в основном Выпускается по ОСТ 6-01-32—77 с содержанием натриевых солей алкил- сульфоновых кислот не менее 40 %; Получается сульфохлорированием де- ароматизированного керосина с после- дующим омылением сульфохлоридов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.1
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
11—18 атомов углерода) хлористого натрия — не более 7 % (от ПАВ); содержание воды не более 50 % едким натром. Используется в виде 0,5—10 %-ных водных растворов. Ре- комендуется применять совместно с карбоксилсодержащими и углеводо- родными собирателями
Сульфонат-эмуль- гатор «Волгонат» Смесь натриевых солей алкилсульфо- кислот Выпускается ОСТ 601-35—79 двух сортов «Плав» и «Паста». Содержание алкилсульфоната (в пересчете на су- хое вещество) нс менее 92 %, хлори- стого натрия не более 6 %; содержа- ние влаги в «Плаве» не более 2 %, в «Пасте» не более 56 % Получается омылением алкилсульфо- хлоридов едким натром. Использует- ся в виде 0,5—10 %-ных растворов. Рекомендуется применять совместно с карбоксилсодержащими и углеводо- родными собирателями
Супьфонолы Смесь натриевых солей алкиларил- сульфокислот Выпускаются по ТУ 6-01-862—75 (сульфонол 45 %-ный раствор), по ТУ 6-01-1043—79 (сульфонол 40 %-ный раствор) и по ТУ 84-509—74 (сульфо- нол НП-3). Содержание натриевых со- лей алкиларилсульфокислот не менее 30 %. Содержание нссульфированных соединений 2—5 % от ПАВ; сульфата натрия 2,5—10 %. Основная часть про- дукта по ТУ 6-01-862—75 имеет моле- кулярную массу не менее 290, а НП-3 и продукта по ТУ 6-01-1043—79 моле- кулярную массу 320—350 Получаются сульфированием алкил- бензола или деароматизированного керосина с последующей нейтрализа- цией алкилсульфокислот едким нат- ром. Применяются в виде 1—15 %- ных водных растворов. Как правило, используются совместно с карбоксил- содержащими и углеводородными со- бирателями
Эмульсолы Смесь нефтяных кислот, углеводоро- дов и органических сульфокислот Выпускается по ГОСТ 1975—75 трех марок: Э-1 (А) и Э-2 (Б), содержат 14 % асидола, 70—80 % углеводородов; кро- ме того, в их состав входит этиловый спирт или этиленгликоль; эмульсол Э-3 (В) содержит 4—7 % асидола или отходов щелочной очистки масел, не менее 50 % (от асидола) сульфокислот и 75—85 % углеводородов Получается смешением кислот (асидо- ла) с углеводородами и спиртами. При- меняются в виде 3—10 %-ных эмуль- сий в воде
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.1
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Некаль (раствор) Смесь натриевых солей моно-, ди- и трибутилнафталинсульфокислот Выпускается в виде 16—20 %-ного водного раствора; содержание хлори- стого натрия в исходном продукте не более 0,7 % Получается алкилированием нафтали- на псевдобутиленом, сульфированием полученного продукта и нейтрализа- цией бутилнафталинсульфокислот. Применяется в виде 1—10 %-ных вод- ных растворов
Изоктилфосфат Смесь натриевых солей моно- и диэфи- ров фосфорной кислоты и изооктило- вого спирта Реагент содержит смесь окгилфосфата натрия (около 30 %) и диокти.тфосфа- та натрия (около 70%) Получается взаимодействием изоокти- лового спирта и пятиокиси фосфора с последующей нейтрализацией кислых эфиров едким натром Применяется в виде 1—10 %-ных водных растворов
Флотол-7,9 Смесь 1 -оксиалкилиден-1,1 -дифосфо новых кислот с числом углеродных атомов в радикале от 7 до 9 / РО,Н, RCx 1 Х РО,Н, ОН Выпускается по ТУ 6-09-4426—77 в виде водного раствора с содержанием основного вещества 55—65 %; содер- жание фосфористой кислоты (на 100%- ный продукт) не более 10 %; содержа- ние синтетических жирных кислот (на 100 %-ный продукт) не более 10 % Получают взаимодействием синтетичес- ких жирных кислот С7—С^, треххлорис- того фосфора и воды с последующим гидролизом продукта Используется в виде водных растворов с применением фторсодержащих модификаторов при температуре пульпы не ниже 25 СС
Алкилгидроксамо- вые кислоты (фло- тореагенты серии ИМ-50) Активной частью реагентов серии ИМ-50 являются гидроксамовые ки- слоты .О RC * Х NHOH (R — углеводородный радикал, содер- жащий у реагента ИМ-50 7—9 атомов углерода) Реагент ИМ-50 выпускается по ТУ 6- -14-412—79; содержание гидроксамо- вых кислот не менее 72 %; карбоновых нс более 12 %, неорганических суль- фатов не более 7 % Получаются обработкой метиловых эфиров карбоновых кислот гидроксил- аминсульфатом в щелочной среде в присутствии ПАВ Применяется в ви- де 1—4 %-ных водных растворов; подо- грев воды выше 50 °C при приготовле- нии реагента не допускается Рекомен- дуется применять совместно с угле- водородами и неионогенными ПАВ
Аспарал-Ф Тетранатриевая соль N-н-октадецип- N-сульфосукциноил аспаргиновой кислоты со следующей формулой SOjNa СОСИ, — CH — COONa С„Н„ —N —CHCOONa CHjCOONa Выпускается по ТУ 6-14-501—79 с со- держанием основного вещества не ме- нее 36 %; содержание свободного гид- рата окиси натрия 0,5—1 % Получается на основе октадециламина и малеинового ангидрида. Применя- ется в виде 1—10 %-ных водных рас- творов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.1
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Анионные (сульфгидрильные) собиратели
Ксантогенаты Калиевые или натриевые соли алкил- ксантогеновых кислот с общей форму- лой z s ROC х SMe (Me—К+ или Na+; R—углеводородный радикал) Ксантогенаты выпускаются по ГОСТ 7927—75. Этиловый ксантогснат калия содержит не менее 93 % активного ве- щества, а изопропиловый ксантогснат калия — не менее 86 %; бутиловый ксантогенат выпускается трех сортов, с содержанием активного вещества соответственно 90,87 и 85 %; высшие ксантогенаты (амиловый, изоамило- вый, из фракций спиртов С5—Се, Ст—С9 и др.) содержат от 75 до 90 % активного вещества. Основные при- ме-си технических ксантогенатов — карбонаты, тио-, дитио- и тритиокар- бонаты, тиосульфаты и сульфаты, суль- фиты и сульфиды калия или натрия, влага Ксантогенаты получают путем взаимо- действия соответствующего спирта, щелочи и сероуглерода. Применяются в виде 2—10 % -ных водных раство- ров
Спиртовые аэрофлоты Вторичные кислые эфиры алкилдитио- фосфорных кислот с общей формулой R°x S р ; RCT х SH или их соли R°4 . Р . RCT х SMe (R — алифатический радикал, Me—К*, Na+ или NH\) Выпускаются следующие аэрофлоты: натриево-бугиловый по ТУ 6-02- -1013—77 (активность нс менее 60 %); натриево-изобутиловый, натриево-изо- пропиловый и этиловый (активность не менее 60 %); могут быть выпущены аэрофлоты из спиртов С$—Сб, Сб—Се и С7—С9. Основные примеси в техни- ческих аэрофлотах — сода, поташ, спирты, пятисернистый фосфор, фос- фаты натрия и калия, сульфиды натрия и калия, свободная фосфорная кислота Получаются нагреванием соответст- вующего спирта с пятисернистым фос- фором, при необходимости нейтрали- зуют алкилдитиофосфорные кислоты поташом, содой или углекислым ам- монием. Аэрофлоты применяются в виде 5—10 %-ных водных растворов; аэрофлоты С5—Сб, Cg—С8 и С7—С9 — непосредственно либо после нейтрали- зации аммиаком или поташом в виде 5—10 %-ных водных эмульсий
Гидрол изован ные аэрофлоты (реаген- ты ТФ) Смеси диалкил- и диарилмонотиофос- фатов с диалкил- и диарилдитиофосфа тами или их солей Выпускают реагент ТФ Б—калиевую или натриевую соль гидролизованно- го бутилового аэрофлота — двух сор- Получаются нагреванием бутилового аэрофлота с водой или спиртом до прев- ращения 40—60 % дитиофосфорных
"лава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.1
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Ro\ . Р . RCT х SMe u RO\ ✓S ROX xOMe RO4 z SMe / p%. ROZ 4 0 (R — алкильный или арильный ради- кал; Me—Н+, К+, Na+, NH%) тов — «сухой» и «жидкий». Содержа- ние суммы дибутилмонотиофосфата и дибутиддитиофосфата не менее 40 % в сухом продукте и не менее 64 % — в жидком; соотношение дибутилмоно- тиофосфата к дибутилдитиофосфату для сухого продукта не менее 0,9; для жидкого не менее 1,4 кислот в монотиофосфорные. Соли гид- ролизованных аэрофлотов применяют- ся в виде 5—10%-ных водных раство- ров; гидролизованныс аэрофлоты при- меняются непосредственно или в виде эмульсий
Дитиокарбаматы Калиевые или натриевые соли N-алкил или N-ариддитиокарбаминовой кисло- ты. В зависимости от числа алкильных или арильных остатков в молекуле они разделяются на два класса: N-моноарил- или N-моноалкилдитиокарбаматы с об- шей формулой Z s RNH — С Х SK(Na) и N-диарил- или N-диалкиддитиокар- баматы с общей формулой R z S N —С R SK(Na) (R и R] — углеводородные радикалы) Производятся N.N-диэтиддитиокарба- мат натрия по ГОСТ 8864—71 с содер- жанием основного вещества нс менее 98 % и карбамат «Д» — водный рас- твор (300—400 г/л) диметилдитиокар- бамата натрия по СТУ 36-13-586—61. Перспективными реагентами являют- ся этилдитиокарбамат калия, диэтил- дитиокарбамат калия, циклогсксидди- тиокарбамат калия (ЦГДК), дицикло- гексиддитиокарбамат калия (ДЦГДК) и гексаметилендитиокарбамат калия (ГМДК) Получаются при взаимодействии ами- нов, сероуглерода и щелочи. Исполь- зуются в виде 2—10 %-ных водных растворов
Диалкилтионокар- баматы Тионокарбаматы zSH ROC ROCv х NHR1 NR, (R и R1 — алкильные радикалы) Перспективный реагент этого класса — о-изопропил-М-метилтионокарбамат (реагент НТК) — ✓ S С,Н,ОС NHCH, Он выпускается по ТУ 14-10-37—Т1 с содержанием основного вещества не менее 90 % Получается конденсацией изопропил- ксантогената с метиламином в водной среде. Используется непосредственно или в ваде 2—10 %-ных водных эмуль- сий
Часть IX'. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.1
Os
oo
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Т иокарба нилид Дифенилтиомочевина C*H,NH ч С _ с > .. C6HaNH Z HNC.H, HS — С 1 NQH, Выпускается технический продукт с температурой плавления 153—155 °C и плотностью 1,32—1,35 г/см3 Получается при нагревании анилина с сероуглеродом. Применяется непо- средственно или в виде раствора в ор- ганических растворителях, например о-толуидине
Меркаптобензотиа- зол (каптакс) Производное тиазола - СН N НС^С^ и ;c-sh НсЧ/С-/ сн ь NH НС^С-™ | и V-s нсЧ/С-/ сн ь Выпускается трех сортов в виде гранул и порошка с содержанием в техничес- ком продукте 90—97 % меркаптобен- зотиазола; гранулы изготавливаются со связующими добавками и без них, содержат триэтаноламин (до 0,7 %) и стеариновую кислоту (до 3,5 %) Получается конденсацией анилина, се- ры и сероуглерода. Используется в ви- де 2—3 %-ных водных растворов нат- риевой соли, получаемой обработкой меркаптобензотиазола едким натром или содой
Катионные собиратели
Амины С17—С20 первичные, дистил- лированные Состоят из алифатических аминов RNH2 с аминогруппой в положении 1 (R — углеводородный радикал, содержащий 17—20 атомов углерода) Согласно ТУ 6-02-740—79 содержание первичных аминов не менее 86,0 %, вторичных не более 6 %, углеводоро- дов нс более 8 %, воды не более 1 %, средняя молекулярная масса 229—273 Синтезируются путем каталитическо- го гидрирующего аминирования син- тетических кислот, получающихся окис- лением парафина. Применяются в ви- де 0,5—5 %-ных водных растворов со- лей, полученных обработкой аминов соляной или уксусной кислотой
Катионный собира- тель АНП-2 Смесь хлоргадратов первичных ами- нов RNH2HC1 с радикалами изострое- ния, имеющими 14—15 атомов угле- рода Выпускается в соответствии с ТУ 6- -02-1067—76; содержание хлоргидра- тов — первичных и вторичных аминов и углеводородов не менее 80 %; воды не более 20 %; аминное число не ниже 11 Получается путем нитрования парафи- новых углеводородов, последующего гидрирования нитропарафинов, пере- вода аминов в хлоргидраты и отделе- нйя непрореагировавших углеводоро- дов. Используется в виде 1—5 %-ных водных растворов. Для приготовления растворов необходима умягченная во- да или добавка соляной кислоты в воду
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.1
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Табах Триалкилбензиламмоний-хлорид типа R\ ZR Г Cl Rx хСНгС6Н5 (R—содержит в основном 7—9 атомов углерода) Выпускается по временным техничес- ким условиям. Наряду с основным ве- ществом содержатся третичные ами- ны (до 20 %), изопропиловый спирт и бензилхлорид Получается взаимодействием третич- ных аминов с бензилхлоридом. Приме- няется в виде 1—10 %-ных водных растворов или растворов в углеводоро- дах
Неионогенные собиратели
Керосин Фракция нефти, состоящая из смеси углеводородов различных классов w 1 * При флотации могут быть применены любые керосины; 98 % его перегоняется при температуре не выше 280—300 °C; кислотность (мг КОН на 100 мл керо- сина) не более 1,0—4,5; температура вспышки не ниже 28—33 °C; керосин осветительный (ГОСТ 4753—79) не- скольких марок; 98 % его перегоняется при температуре не выше 300 °C Получается перегонкой нефти. Приме- няется непосредственно или в виде 1—10 %-ных эмульсий в воде
Масла нефтяные Смесь углеводородов различных клас- сов При флотации могут быть применены практически все индустриальные мас- ла общего назначения (ГОСТ 20799— —88), а также соляровая фракция для технических целей (ОСТ38-1-57—74). Из индустриальных масел наибольшее значение имеют масло марки И-30А, с вязкостью при 50 °C —(28—33) 10”6 м2/с и масло Й-50А с вязкостью при 50 °C—(47—55) 10-6 М2/с. Температу- ра вспышки этих масел не ниже 200 °C, а температура застывания не ниже —15—20 °C. Соляровая фракция имеет вязкость при 50 °C (6—9) 10“6 м2/с и ее температура вспышки не ниже 120 °C Получаются дистилляцией масляных фракций нефти, подвергаемых кислот- но-щелочной очистке. Применяются непосредственно или в виде 1—10 %- ных эмульсий в воде
Экстракты очистки масляных дистил- лятов Смесь нефтяных углеводородов раз- личных классов, преимущественно алкитароматических углеводородов По ТУ 38-101229—72 выпускается реа- гент ГФК-1, представляющий смесь остаточного и дистиллятного экстрак- Реагент ИМ-5 получается добавлением жидких нефтяных углеводородов к экстрактам очистки масляных дистил-
Часть IX, Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.1
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения .
тов фенольной очистки масел. Содержа- ние фенола не более 0,005 %. Кинемати- ческая вязкость при 100 °C (15—25)* ИО-6 м2/с. На основе различных экст- рактов очистки масляных дистиллятов может быть получен реагент ИМ-5 нес- кольких марок. Марка А содержит не ме- нее 65 % экстракта фенольной очистки, а марка ЛГМ-5 — не менее 65 % экст- ракта фурфурольной очистки. В состав обоих продуктов входит около 35 % ке- росина или солярового дистиллята лятов. Реагент ГФК-1 получается сме- шением остаточного и дистиллятного экстрактов. Используется непосредст- венно или в виде 1—10 %-ных эмуль- сий в воде
Этинилвинилалки- ловые эфиры Соединение типа ROCH=CH—С~СН (R—алкильный радикал нормального или изостроения) Наиболее перспективный реагент этого класса—МИГ-4Э—зтинилвинилбути- ловый (или изобугиловый) эфир. Содер- жание основного вещества не менее 60 %; основная примесь (10—30 %) дибу- тиловый ацеталь тетролового альдегида Получается взаимодействием спиртов с диацетиленом, содержащимся в га- зах пиролиза. Применяется непосред- ственно или в виде 1—5 %-ных раст- воров в керосине или в виде эмульсий
Хлоргидрииныс этаноламиды жир- ных и смоляных кислот (реагенты ИУМ-461 и ИУМ-490) Смеси этаноламидов кислот типа ,R' RCON хс3н4он (R — углеводородный радикал, R'—Н или С2Н4ОН), Na-хлоргидринных, хлор- гидринных моно- и диэтаноламидов кислот Активная часть реагента ИУМ-461 пред- ставлена моноэтаноламидом кислоты СН3(СН2)16СОМ1С2Н,ОН, Na — хлор- гидридным монаэтаноламидом кислоты СН/СНД — СН —СН — (CH:),CONHC,H4OH 1 1 (ONa)Cl Cl(ONa) и хлоргидринным моноэтаноламидом кислоты CH,(CI I,), — СН—СН — (CH J,CONHC,H,OH 1 1 соню ci(OH) Содержание активной части не менее 60 %. Активная часть реагента ИУМ-490 представлена аналогичными ИУМ-461 диэтаноламидами; содержание активной части нс менее 55 %. На основе смоля- ных кислот может быть получен анало- гичный по составу реагент ИУМ-465 Получают амидированием хлоргид- ринных производных жирных кислот моно- или диэтаноламином. Применяются в виде 1—5 %-ных водных растворов
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Основные флотационные реагенты-пенообразователи
Таблица 2.2
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Неионогенные пенообразователи
Третичный гекси- ловый спирт (реа- гент ТГС) 2-мстил-пснтанол-2 Выпускается по ВТУ с содержанием основного вещества не менее 90 %, олефинов Се не более 0,5 %; воды не более 9,5 % Получается сернокислотной гидрата- цией димера пропилена. Использует- ся в виде водных растворов или эмуль- сий
Пенообразовател ь Т-66 Смесь кислородсодержащих соедине- ний с преобладанием диоксановых спиртов (40—45 %) и низким содер- жанием метилбутандиола . Выпускается двух сортов. В первом — содержание легкой фракции (до 170 °C) не должно превышать 10 %, а во вто- ром 25 %. Содержание диметилдиок- сана нс более 2 %. Температура вспыш- ки не ниже 80 °C Получается из масляного слоя высо- кокипящих побочных продуктов про- изводства диметитдиоксана. Приме- няется непосредственно или в виде 5—20%-ных эмульсий в воде
Пенообразователь ЛВ Смесь кислородсодержащих соедине- ний с преобладанием диоксановых спиртов (35—55 %), метилбутандиола (20—30 %) высших эфиров, спиртов, диолов и триолов синтеза изопрена из формальдегида (25—35 %) Выпускается по ТУ 38-30311—78 с содержанием органических пенообра- зующих веществ не менее 85 %. Со- держание димстилдиоксана нс более 0,25 %. Температура вспышки не ни- же 80 °C ‘ Получается из водного слоя высоко- • кипящих побочных продуктов произ- водства диметилдиоксана. Применя- ется непосредственно или в виде вод- ных растворов любой концентрации
Метилизобутил кар- бинол (МИБК) СН, — СН — СН, — СН — СН, ОН СН, Выпускается по ТУ 6-02-891—78 с содержанием основного вещества нс менее 91 %; содержание ацетона не более 1,5 %, влаги не более 0,5 % Получается конденсацией ацетона с последующей дегидратацией и вос- становлением продуктов реакции. Применяется непосредственно или в виде 5—10 %-ных эмульсий в воле
Пенообразователь ИМ-68 Смесь алифатических спиртов, содер- жащих 6—8 атомов углерода в ради- кале Содержание спиртов — 96 %, причем в основном спирты имеют изострое- ние; допускается содержание некото- рого количества нонилового спирта; альдегидов не более 2 %; кислотное число не более 2 Получается методом оксосинтеза из непредельных углеводородов, содер- жащихся в крекинг-бензине. Приме- няется непосредственно или в виде 1—5 %-ных эмульсий в воде с добав- лением стабилизаторов (алкилсульфа- тов, неионогенных ПАВ)
Пенообразователь ВВ-2 Смесь кислородсодержащих продук- тов, в состав которых в основном вхо- дят двух- и трехатомные спирты (1,5- -пентадиол, 1,2-пентадиол; 1,4,5-пен- татриол и др.) Выпускается по ТУ 59-77—75. Гид- роксильное число реагента не менее 17 %; количество перегнанного реа- reirra до 200 °C (при остаточном дав- лении 1,9— 2,6 кПа) не менее 75 % Получается в качестве побочного про- дукта при производстве тетрагидро- фурфурилового спирта. Используется непосредственно или в виде водных растворов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.2
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Пенореагент Смесь предельных и непредельных спиртов с 4—8 атомами углерода в радикале Выпускается по ТУ 6 03-358—74 с со- держанием спиртов 45% (в пересчете на гексиловый); примеси — бутило- вый спирт (не более 3 %), углеводоро- ды, альдегиды, смолы и вода Побочный продукт при синтезе диви- нилового синтетического каучука. При- меняется непосредственно или в виде 2—5 %-ных эмульсий в воде, стабили- зированных алкилсульфатами или другими ПАВ
Циклогексанол Циклический спирт ОН 1 сн н.с^сн, сн2 Выпускается по СТУ 6-03-358—74 с содержанием циклогексанола нс ме- нее 96 %, воды 0,2—0,3 % и циклогек- санона около 4 %. При наличии более 5 % воды существенно снижается тем- пература застывания технического продукта Циклогсксанол, пригодный для флота- ции, получается окислением циклогек- санона и восстановлением анилина до циклогексиламина с последующим его переводом в циклогсксанол. Применя- ется в виде водных растворов или эмульсий
Масло «X» Смесь дициклогсксанона, циклогекси- ловых эфиров дикарбоновых кислот, циклогексанола и других кислородсо- держащих соединений, а также угле- водородов Содержит 5—15 % циклогексанона, около 20 % циклогексиловых эфиров дикарбоновых кислот, около 40 % ди- циклогсксанона, 2—5 % воды и угле- водороды; температура застывания нс выше — 50 °C Кубовый остаток от ректификации циклогексанола. Применяется непо- средственно или в виде растворов и эмульсий . .
Кубовые остатки от дистилляции бутиловых спиртов Смесь октиловых спиртов и спиртов, содержащих более восьми атомов уг- лерода в радикале, ацеталей, сложных эфиров и альдегидов; содержит неболь- шое количество бутилового спирта Выпускается по ВТУ; содержание ор- ганических веществ не менее 95%; кис- лотное число не выше 3 Отход производства бутиловых спир- тов. Применяется непосредственно и в виде 1—5 %-ных эмульсий в воде, стабилизированных ПАВ
Пенообразователь СФК Смесь нормального амилового спирта, циклопентанола, циклогексанола и углеводородов Выпускается по ТУ 6-03-465—79 двух марок. В марке А содержание спиртов, включая циклогексанол, — не менее 72 %, в марке Б — нс менее 60 %. Со- держание углеводородов не более 2 %. Температура вспышки не ниже 40 °C Получается ири производстве капро- лактама путем дополнительной ректи- фикации побочного продукта дегид- рирования циклогексанола. Применя- ется непосредственно и в виде эмуль- сий и водных растворов
Пенообразователь ОПСБ Смесь монобутиловых эфиров поли- пропиленгликолей типа С4Ну—О—(СзНбО) Н, (л = 2; 3; 4) Выпускается по ТУ 6-03-09-8—73 сле- дующего фракционного состава' фрак- ция 60—105 °C не более 8 %; фракция 105—155 °C не более 40 %; остаток нс более 52 % (остаточное давление 1,3 кПа) Получается конденсацией бутилового спирта с окисью пропилена в присут- ствии щелочного катализатора. Исполь- зуется в виде водных растворов или эмульсий
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2 2
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Пенообразователь Э-1 Смесь монобутиловых эфиров поли- этиленгликолей со следующей форму- лой С4Н9—О—(СН2СН2О)„Н (л = 2; 3; 4) Выпускается двух марок — Э-1 (а) и Э-1 со следующим фракционным сос- тавом: фракция до 112 °C не более 30 %; фракция 112—180 °C нс менее 25%; остаток не более 45 % (при остаточном давлении 0,26 кПа) Получается взаимодействием окиси этилена с бутанолом заводов СК (Э-1) или взаимодействием окиси этилена со смесью хлоргидринов низших по- лиэтиленгликолей [Э-1 (а)]. Применя- ется в виде 3—5 %-ных водных раст- воров
Диалкилфталаты Эфиры алифатических спиртов и орто- фталевой кислоты СН cz° НС^С^ 4 OR НС СН с\л„ OR (R — алифатический радикал, содер- жащий 1—4 атомов углерода) Наибольшее применение при флота ции нашел диметилфталат (ДМФ), содержание основного вещества 99 %; кислотное число не более 0,07 Получается взаимодействием спиртов с фталевым ангидридом. Применяется непосредственно или в виде водных эмульсий
Эмульгатор ОП-4 Смесь полиэтиленгликолевых эфиров моно- и диоктилфенолов О(СН2СН2О),СНЛСН он OR' R (R — алкильный остаток, содержащий в основном 8—10 атомов углерода; R| = = R или Н; п'— в среднем равно 2—3) Выпускается по ТУ 6-02-997—75. Со- держание влаги в продукте не более 0,5 % Получается взаимодействием алкил- фснолов с окисью этилена. Применя- ется в виде 1—10 %-ных водных эмуль- сий
Вспомогательные вещества ОП-7 и ОП-Ю Смесь полиэтиленгликолевых эфиров моно- и диоктилфенолов. Структурная формула реагентов О(СН,СН2О).СН,СН3ОН . OR' R (R—алкильный радикал, содержащий 8—10 атомов углерода; R< = R или H; п — в среднем равно 5—6 для ОП-7 и 9—11 для ОП-Ю) Выпускаются по ГОСТ 8433—74. Со- держание влаги в продуктах не более 0,5 %. В отдельных случаях ОП-7 и ОП-Ю выпускаются в виде 38— —40 %-ных водных растворов Получаются обработкой моно- и ди- октилфенолов окисью этилена. При- меняются в виде 1—5 %-ных водных растворов
Часть IX Основное оборудование dix переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.2
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Масло флотацион- ное желтое Смесь терпеновых спиртов и углево- дородов Содержание терпеновых спиртов во флотомасле нс менее 60 %, воды не более 4 %, кислотное число не более 1,5 Получается при вакуумректификации сульфатного скипидара Применяется непосредственно или в виде эмульсий в воде
Масло флотацион- ное (окисленный скипидар) Смесь терпеновых спиртов, углеводо- родов и фенолов Содержание терпеновых спиртов не менее 44 %, фенолов нс более 7 % и воды не более 3 %; кислотное число нс более 2 Получается окислением очищенного сухоперегонного скипидара кислоро- дом воздуха. Применяется непосред- ственно или в виде эмульсий в воде
Терпинеол техни- ческий Смесь терпеновых спиртов и углево- дородов Содержание терпеновых спиртов (счи- тая на терпинеол) — не менее 40 %, влаги — нс более 1,5 % Получается в качестве отхода при по- лучении терпинеола из скипидара. При- меняется непосредственно или в виде эмульсий в воде
Масло флотацион- ное сосновое СМФ Смесь терпеновых спиртов и углево- дородов По ГОСТ 6792—74 выпускается экс- тракционное или сульфатное сосновое масло трех сортов. Содержание спир- тов (в пересчете на терпинеол) состав- ляет не менее 75 % для высшего сор- та, не менее 65 %—для первого и не менее 50 % для второго. Кислотное число реагентов 1,0—1,5; содержание воды — не более 2 % Получается экстракцией соснового осмола. Применяется непосредствен- но или в виде эмульсий в воде
Масло флотацион- ное сосновое СУМФ Смесь терпеновых спиртов, углеводо- родов и фенолов Выпускается по ГОСТ 6792—74; со- держание терпеновых спиртов не ме- нее 50 %, фенолов не более 5 %, воды не более 1 %; кислотное число не бо- лее 0,9 Получается сухой перегонкой сосно- вого осмола Применяется непосред- ственно или в виде эмульсий в воде
Анионные пенообразователи
Трикрезол Техническая смесь орто-, пара- и ме- такрезолов В зависимости от технологии крезол вырабатывается двух марок А и Б. Они содержат метакрезола не менее 28—33 %; ортокрезола не более 5 %; нейтральных масел не более 0,5 %; воды нс более 0,8—1%; фенола не более 32 % (марка А) или не норми- руется (марка Б) Получается ректификацией сырых фенолов каменноугольной смолы. Применяется непосредственно и в виде 2—10%-ных эмульсий в воде
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.2
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Рафинированный алкиларилсульфо- нат (реагент РАС) Смесь натриевых алкиларилсульфона- тов типа R^^SO,Na (R — алкильный радикал, содержащий 5—11 атомов углерода); натриевые со- ли нефтяных сульфокислот Содержание активного вещества не менее 45 %; сернокислого натрия не более 4 %; несульфируемых веществ не более 1 %; соды не более 3 % Получается рафинированием сульфо- кислот керосиновых фракций с после- дующей нейтрализацией их содой в водной среде
Катионные пенообразователи
Пиридиновые ос- нования, тяжелые каменноугольные Смесь органических оснований и ней- тральных веществ Содержание основного вещества не менее 80 %, воды не более 7 %; смо- листых примесей не более 3 % Получаются из нафталиновой или пог- лотительной фракций каменноуголь- ной смолы. Могут быть применены не- посредственно или в виде 1—10 %-ных эмульсий в воде
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Основные флотационные реагенты-модификаторы
Таблица 2.3
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Неорганические модификации флотации
Сернистый натрий технический Na2S Выпускается по ГОСТ 596—78 трех сортов в плавленом (монолит) и сы- пучем (чешуйки) виде. Содержание основного вещества в продукте выс- шего сорта 70 %, первого сорта 66 %, второго сорта 63 %. Производится также плавленый печной сернистый натрий; содержание основного веще- ства не менее 60 %. Основные приме- си: сульфит, сульфат, тиосульфат, хло- рид натрия и вода Получается главным образом восста- новлением серосодержащих солей нат- рия углем или коксом. Применяется в виде 5—20 %-ных водных растворов
Сульфогидрат нат- рия NaHS Сульфогидрат натрия технический из отходящих газов выпускается по ОСТ 6-08-8—79 в виде водного раствора, содержащего не менее 22 % NaHS и не более 3 % Na2S Получается при поглощении серово- дорода из промышленных или природ- ных газов водными растворами соды, едкого или сернистого натрия. При- меняется в виде 5—20 %-ных водных растворов
Сульфит натрия —ч 1 Na2SO3 Выпускается в виде сульфита натрия кристаллического Na2SO3 7Н2О (ГОСТ 903—76) и сульфита натрия безводного Na2SOj (ГОСТ 5644 75). Сульфит натрия кристаллический тех- нический содержит Na2SO3-7H2O не менее 91 %, основные примеси — кар- бонат натрия Na2CO3I0H2O 0,3—2,5% и железо 0,0006—0,025 %. Сульфит натрия безводный технический содер- жит не менее 93 % Na2SO3 Сульфит натрия кристаллический по- лучается поглощением сернистого ан- гидрида раствором соды или перекри- сталлизацией сульфита натрия — по- бочного продукта производства фено- ла. Сульфит натрия безводный полу- чается кристаллизацией из концентри- рованных растворов или путем обез- воживания кристаллического сульфи- та натрия. Используется в виде 5—15 %- ных водных растворов. В ряде случа- ев применяется в сочетании с солями поливалентных металлов. Вместо суль- фита натрия может быть использова- на сернистая кислота или сернистый ангидрид
"лава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.3
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Тиосульфат натрия кристаллический (гипосульфит нат- рия) Na2S2Or5H2O Технический тиосульфат выпускается по ГОСТ 244—76; содержание основ- ного вещества не менее 98 %, железа не более 0,003 %, нерастворимого в воде остатка не более 0,05 % Получается взаимодействием сульфи- та натрия и серы. Применяется в виде 5—25 %-ных водных растворов. В ря- де случаев применяется в сочетании с солями поливалентных металлов
Фтористый натрий технический NaF Выпускается по ГОСТ 2871—75 сле- дующих сортов: первого (содержание основного вещества не менее 95 %), второго (содержание основного веще- ства не менее 80 %). Кроме того, вы- пускается фтористый натрий содовый с содержанием основного вещества не менее 70 % Получается разложением содой вод- ной суспензии кремнефтористого на- трия или его смеси с фтористоводо- родной кислотой, а также карбонатно- аммиачным способом при утилизации фторсодержащих газов производства обеефторенных фосфатов. Применяет- ся непосредственно или в виде 2—3 %- ного водного раствора
Кремнефтористый натрий техничес- кий Na2SiF6 Выпускается по ГОСТ 87—77 двух сор- тов; с содержанием крсмнефтористо- го натрия не менее 98 % (высший сорт) и нс менее 95 % (I сорт). Массовая до- ля нерастворимого в воде остатка не более 1—2 %. Кроме того, выпускают- ся влажный кремнефтористый натрий с содержанием основного вещества не менее 95 % и разбавленный кремне- фтористый натрий с содержанием ос- новного вещества не менее 30 %. Ос- новные примеси: соляная кислота, во- да; разбавленный кремнефтористый натрий содержит также инертный на- полнитель Получается взаимодействием кремне- фтористоводородной кислоты и кон- центрированного раствора хлористо- го натрия или сульфата натрия. При- меняется в виде 0,5 %-ных водных растворов или суспензий в воде
Цианистый натрий технический NaCN Выпускается по ГОСТ 8464—79 двух сортов. Содержание цианистого нат- рия не менее 90 % (I сорт) й не менее 87 % (II сорт). Основные примеси: уг- лекислый натрий (1,4—3 %), хлорис- тый натрий (3 %), едкий натр (1—2 %), влага (3—5 %) Получается сплавлением цианамида кальция с углем и поваренной солью. Применяется в виде 5—10 %-ных вод- ных растворов, в ряде случаев исполь- зуется совместно с цинковым купоро- сом в виде комплексных солей
Продолжение табл. 2.3
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Цианистый калий технический KCN Выпускается по ГОСТ 8465—79 двух сортов. Содержание цианистого калия не менее 95 % (I сорт) и не менее 93 % (И сорт). Основные примеси: углекис- лый калий (1 %), едкие щелочи (1 % в пересчете на КОН) и небольшие коли- чества сульфидов и влаги Получается сплавлением цианамида кальция с хлористым или углекислым калием. Применяется в виде 5—10 %- ных водных растворов
Силикат натрия растворимый Смесь силикатов натрия nSiOynNa2O (п/т = 2,2—3,5) Выпускается в виде глыбы и грануля- та, использующихся для приготовле- ния натриевого жидкого стекла. Си- ликат натрия содовый содержит (на . прокаленное вещество) кремнезема 71,5—76,5 %, окиси натрия 22,5—27,5. Силикат натрия содово-сульфатный содержит (на прокаленное вещество) кремнезема 71,5—73,5 %, окиси нат- рия 253—27,3 % Получается сплавлением кварцевого песка с содой или сульфатом натрия и углем при температуре 1300—1500 °C. Применяется для получения натрие- вого жидкого стекла путем автоклав- ного или безавтоклавного растворения в воде
Стекло натриевое жидкое Водный раствор силикатов натрия Выпускается двух сортов: содовое и содово-сульфатное. Содержание крем- незема и окиси натрия в содовом стек- ле соответственно 31—33 и 10—12 %, а в содово-сульфатном — 28,5—29,5 и 10—11 %. Силикатный модуль 2,65—3,40 (содовое) и 2,65—3,00 (содово-сульфатное). Основные при- меси: окиси железа, алюминия и каль- ция (0,45-0,65 %) Получается автоклавным или безав- токлавным растворением стекловид- ных силикатов натрия. Применяется е виде 1—40 %-ных растворов в воде
Сода кальциниро- ванная техническая Na2CO3 Выпускается нескольких сортов: сода техническая (ГОСТ 5100—85Е) двух сортов, содержание основного вещес- тва 99—99,2 %; сода кальцинирован- ная техническая из нефелинового сырья (ГОСТ 10689—75) трех сортов, содержание основного вещества не Получается в основном аммиачным способом из хлорида натрия. Приме- няется в виде 5—10 %-ных водных растворов
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.3
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
менее 96,5 (I сорт), 90,5 (II сорт), 87 % (III сорт), примесь поташа (2—6,5 %), сульфата калия (1,5—6,5 %); сода син- тетическая (ГОСТ 5100—85Е) двух сортов, содержание основного веще- ства нс менее 99 %; природная сода (СТУ 21-522—65), содержащая от 72 до 92 % углекислого натрия, сода крис- таллическая (ТУ МХП 1642—47), со- держащая до 50 % углекислого нат- рия
Бихромат натрия технический Na2Cr2O7nH2O Выпускается по ГОСТ 2651—78 сле- дующих марок плавленый, кристал- лический (I и II сорта), гранулирован- ный безводный и гранулированный водный I и 11 сортов. Содержание хро- мового ангидрида в плавленом не ме- нее 70 %, в кристаллическом не менее 75 %, в гранулированном безводном не менее 74 %, в водном не менее 71— —72,5%. Основные примеси — суль- фаты и хлориды железа (нс более 0,1— — 0,7%) Получается при окислительном про- кале измельченного хромита в смеси с содой и доломитом, с последующим выделением из плава. Применяется в виде 10—30%-ного водного раствора
Калий железосине- родистый (красная кровяная соль) K3[Fe(CN)6] Выпускается по ГОСТ 4206—75. Со- держание железосинеродистого калия в реагенте не менее 96 %. Основная примесь — хлористый натрий (1— -1,5%) Получается окислением железистоси- неродистого калия. Применяется в виде 5—25 %-ных водных растворов
Калий железисто- синеродистый тех- нический (желтая кровяная соль) MFe(CN)6]3H2O Выпускается по ГОСТ 4207—75 двух сортов. Содержание основного веще- ства не менее 98,5 % (I сорт) и не ме- нее 96 % (II сорт) Основная примесь — хлориды (0,5—0,8 % в пересчете на хлор-ион) Получается при взаимодействии циа- нистого калия с железным купоросом Применяется в виде 5—15 %-ных водных растворов С ? '
Часть IX Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.3
оо
о
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Триполифосфат натрия Na5P3Olc Выпускается по ГОСТ 4207—75. В техническом продукте массовая доля Р2О5 не менее 53,5 % Получается прокаливанием солей фос- форной кислоты. Применяется в виде 5—10 %-ных водных растворов
Полифосфат нат- рия технический (NaPO3)n (л в основном равно 3 или 6) Выпускается по ГОСТ 20291—80 двух марок А и Б. Массовая доля P20s не менее 61,5 % (марка А) и 52 % (марка Б); неактивных фосфатов не более 7—8 % Продукт термической дегидратации мононатрийфосфата, полученного при взаимодействии термической или экстракционной фосфорной кислоты с технической кальцинированной содой. Применяется в виде 5—10 %- ных водных растворов
Тринатрийфосфат технический Na3PO4nH2O Выпускается по ГОСТ 201—76 в ви- де одноводного (не менее 38,8 % Р2О5) и двенадцативодного (не менее 18,5 % Р2О5) Получается нейтрализацией фосфор- ной кислоты углекислым натрием. Применяется в виде 5—15 %-ного водного раствора
Натрий пирофос- форнокислый трех- замещенный МадРзС^ Содержание фосфора общего не ме- нее 31,5% (в пересчете на Р2О5); не- растворимых в воде веществ не более 0,08 %; хлоридов не более 0,8 % Продукт термической дегидратации солей фосфорной кислоты. Применя- ется в виде 5—10 %-ных водных рас- творов
Реагент ИМД-10 Смесь гексатиогипофосфата натрия N&jPzSs, тритиофосфата натрия Na3PS3) сульфида натрия и продуктов его окис- ления и хлорида натрия Содержит гексатиогипофосфата нат- рия (около 27 %), тритиофосфата на- трия (около 11 %), сульфид натрия и продукты его окисления (25 %), хло- рид натрия (около 25 %) Получается взаимодействием трсх- хлористого фосфора с сульфидом нат- рия. Применяется в виде 5—10 %-ных водных растворов
Купорос железный технический FcSO4-7H2O Выпускается по ГОСТ 6981—94 двух сортов; содержание FeSO4 в продукте I сорта не менее 52 %, а в продукте II сорта не менее 47 %. Содержание сво- бодной серной кислоты нс более 0,3 % (I сорт) и не более 1 % (И сорт). Кро- ме того, выпускается железный купо- рос — отход производства двуокиси титана, содержащий до 5 % примесей Выделяется из растворов, получаю- щихся при травлении стали серной кислотой. Применяется в виде I— —10 %-ных растворов
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.3
Реагент Состав • Основная характеристика Получение и способ применения
Медный купорос CuSO4-5H2O Выпускается по ГОСТ 19347—84Е двух марок А и Б. Содержание CuSO4-5H2O в продукте марки А не менее 98—99 %, в продукте марки Б не менее 93—95 %, свободной серной кислоты не более 0,25—0,3 %. Выпус- кается также медный купорос из медь- содержащих отходов, содержащий не менее 85 % основного вещества и не более 0,5 % свободной серной кислоты Получается путем обработки серной кислотой медьсодержащих продуктов. Применяется в виде 5—20 %-ных вод- ных растворов
Алюминий серно- кислый техничес- кий Al2(SO4)3nH2O Алюминий сернокислый технический очищенный выпускается по ГОСТ 12966—85Е высшего, I и II сортов. Со- держание окиси алюминия в продук- тах составляет 14—16,3 %, свободной серной кислоты не более 0,05—0,1 %, нерастворимого остатка не более 0,3— —0,7 %. Кроме того, по МРТУ 6-08- -82—68 выпускается нефелиновый коагулянт, содержащий сернокислый алюминий Получается взаимодействием окиси алюминия с серной кислотой. Нефе- линовый коагулянт получается обра- боткой нефелина серной кислотой. Применяется в виде 5—10 %-ных вод- ных растворов
Кислоты
Кислота серная H2SO4 Выпускается по ГОСТ 2184—11 нес- кольких сортов: контактная (содержа- ние моногидрата не менее 92,5—94 %), башенная (содержание моногидрата нс менее 75 %), регенерированная (со- держание моногидрата не менее 91 %). Основные примеси — окислы азота, железо, мышьяк, марганец и др. Многотоннажный продукт химичес- кой промышленности, получаемый из пирита, серы или сернистого газа — отхода металлургических предприя- тий. Используется непосредственно или в виде водных растворов
Кислота соляная Водный раствор хлористого водорода НС1 Выпускается по ГОСТ 857—95 н ТУ 6-01-1194—79. Содержание хлорис- того водорода в продукте составляет не менее 27,5 % Получается в основном при растворе- нии в воде продукта взаимодействия хлора и водорода, а также в качестве отхода некоторых производств орга- нических продуктов. Применяется непосредственно или в виде водных растворов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.3
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Кислота фтористо- водородная техни- ческая Водный раствор фтористого водорода HF Выпускается по ГОСТ 2567—89 не- скольких сортов; содержание фтори- стого водорода 30—70 %. Основные примеси: кремнефтористоводородная (0,5—0 02 %) и серная (0,1—0,02 %) кислоты В большинстве случаев получается растворением газообразного фторис- того водорода в воде. Применяется в виде 5— 10 %-ных водных растворов
Кислота ортофос- форная термичес- кая (техническая) Н3РО4 Выпускается по ГОСТ 10678—76, содержание ортофосфорной кислоты не менее 73% Получается гидратацией фосфорного ангидрида, образующегося при сжи- гании желтого фосфора. Применяется в виде водных растворов
Основания
Натр едкий техни- ческий (сода каус- тическая) NaOH Выпускается твердый и жидкий (ГОСТ 2263—79). Содержание едкого натра в твердом продукте колеблется от 92 до 96 %, в жидком от 42 до 50 %. В качестве основных примесей содер- жит углекислый натрий (в твердом 2—3 %, а в жидком 0,6—2,5 %), хло- ристый натрий (в твердом 1—3,7 %, в жидком 0,05—4 %) В основном получается электролизом раствора хлористого натрия. Приме- няется в виде 5—15%-ных водных растворов
Известь Активная часть извести — окись каль- ция СаО В зависимости от исходного сырья не- гашеная известь выпускается (ГОСТ 9179—77) трех видов: маломагнезиаль- ная, магнезиальная и доломитовая. Со- держание активных СаО и MgO (в за- висимости от вида и сорта) колеблется от 60 до 85 % (на сухое вещество). Со- держание негасящего остатка состав- ляет 7—25 %. Выпускается также из- весть пушонка (отход) по ТУ 6-01- -1194—79 Негашеная известь получается обжи- гом известняка, гашеная — при дей- ствии воды на негашеную известь. Применяется в виде водного раствора (известковая вода) или суспензии в воде (известковое молоко)
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.3
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Органические модификаторы флот ации
Низкомолекулярные органические модификаторы
Щавелевая кислота НООС—СООН Выпускается по ТУ 6-14-1047—79; содержание основного вещества не . менее 95 % Получается биохимическим синтезом из углеводов. Применяется в виде 1— 8 %-ных водных растворов
Высокомолекулярные органические модификаторы (олигомеры и полимеры)
Крахмал Смей разве ГЛЮК( > неразветвленных (амилоз гвленных (амилопектин) п< эзидов типа сн,он н J "О н -°-\он и>-- 11 он а) и эли- п Выпускается по ГОСТ 7697—82 и ГОСТ 7699—78. В зависимости от про- исхождения крахмала coдqэжaниe ами- лозы составляет 15—25 %, а амилопек- тина 75—85 %. На каждые 100—2000 элементарных звеньев молекул амило- пектина приходится одна молекула фос- форной кислоты, связанной в виде эфи- ра. Влажность обычно не превышает 20 %, а содержание золы не более 1 % Выделяется из растительных продук- тов — картофеля, маиса и др. Крахмал- содержащие отходы (заменители крах- мала) — картофельная мезга и отходы мукомольного производства. Приме- няется в виде 0,5—3 %-ных водных растворов, получающихся кипячени- ем в воде; в ряде случаев при приго- товлении растворов вводится едкий натр или сода
Декстрин Смесь полисахаридов, образующихся при деструкции крахмала Выпускаются по ГОСТ 6034—74 карто- фельный и кукурузный декстрины, каж- дый трех сортов в зависимости от цвета и применяемого при деструкции катали- затора. Влажность продуктов не выше 5%. Кислотность (в мл 0,1 М раствора едкого натра на 100 г абсолютно сухого декстрина)—50—70 (для картофельно- го декстрина) и 40—60 (для кукурузного) Получается нагреванием крахмала в присутствии разбавленных миндэаль- ных кислот или сернокислого алюми- ния. Применяется в виде 0,5—5 %-ных водных растворов
Танниды Природные танниды подразделяются на конденсированные и гидролизуемые. К конденсированным относятся экст- ракты квебрахо, австралийской акации. Точное строение продуктов не извест- но. Они содержат звенья многоатом- ных фенолов. К гидролизуемым отно- сятся дубильная кислота, экстракты каштана, ели, дуба и ивы. Они в основ- ном состоят из эфиров глюкозы и фе- нолокарбоновых кислот Основные танниды, производящиеся в РФ, — экстракты дубовый, еловый и ивовый. Экстракт дубовый (твер- дый) содержит около 45 % таннидов, а жидкий — около 25 %. Экстракты еловый и ивовый около 37—40 % тан- нндов Экстракты получаются путем обра- ботки стружки и коры горячей водой с добавлением или без добавления бисульфита и последующего упари- вания полученных растворов. Могут быть применены в виде 2—10 %-ных водных растворов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.3
оо
-А-
Реагент
Натрийкарбокси-
метилцеллюлоза
техническая
(КМЦ)
Этансульфонат
целлюлозы
Сульфат целлюло-
зы
Состав
Натриевая соль целлюлозогликолевой
кислоты
Натриевая соль простого эфира целлю-
лозы и этансульфокислоты
Основная характеристика
Выпускается по ОСТ 6-05-386—80. Со-
держание основного вещества в продук-
те I сорта не менее 50 %, в продукте II
сорта не менее 45 %. Для горно-хими-
ческой промышленности предусмотрен
выпуск КМЦ со степенью этерифика-
ции 65—90 и степенью полимеризации
300—450 (марки 85/350, 75/400). Для
горно-обогатительной — со степенью
этерификации 45—65 и степенью по-
лимеризации не менее 500 (марка
55/500). Содержание примесей (свобод-
ного едкого натра, карбонатов натрия и
др.) в КМЦ 85/350 и 75/400 не норми-
руется, а в КМЦ 55/500 — 26 %. Раст-
воримость КМЦ 85/350 и 75/400 в воде
98 %, а КМЦ 55/500 в 3 % -ном водном
растворе едкого натра 98 %_______
Выпускается в опытно-промышлен-
ном масштабе. Содержание в продук-
те нерастворимых в воде примесей не
должно превышать 5 %, хлористого
натрия не более 1 %, влаги 8—10 %
Получение и способ применения
Получается взаимодействием щелоч-
ной целлюлозы с монохлорацстатом
натрия или монохлоруксусной кисло-
той. Применяется в виде 0,5—5 %-ных
водных растворов
Получается мерсеризацией целлюло-
зы и обработкой ее хлорэтансульфо-
натом натрия. Применяется в виде
0,5—5 %-ных водных растворов
&
С
§
с
С
*
С>
Гй
и
й
£
£
с
X
Гй
2
с>
Сх
с>
с»
(л = 200—600)____________
Сернокислый эфир целлюлозы
Выпускается в опытно-промышлен-
ном масштабе. Содержание сульфата
целлюлозы не менее 40 %, основная
примесь — сернокислый натрий.
Влажность — не более 20 %
Получается сульфированием целлюло-
зы серным ангидридом в среде сернис-
того ангидрида и нейтрализацией про-
дукта. Применяется в виде 0,5—
—5 %-ных водных растворов
Продолжение табл. 2.3
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Концентраты суль- фитно-дрожжевой бражки Смесь кальциевых солей лигносульфо- новых кислот с примесью сахаров и минеральных веществ В зависимости от содержания сухих веществ выпускается три сорта кон- центратов — КБЖ-А, КБЖ-Б — жид- кие; КБТ — твердый. По ТУ 81-04- -225—79 выпускается концентрат мар- ки КБП—твердый порошкообразный. По ТУ 81-04-546—79 выпускается кон- центрат литейный сульфитно-дрожже- вой бражки. По ТУ 39-9-22—74 вы- пускается барда сульфитно спиртовая конденсированная жидкая — КССБ Отход целлюлозно-бумажной про- мышленности. Применяется в виде 1—20 %-ных растворов
Нитролигнин Смесь нитропроизводных лигнина с примесью щавелевой кислоты и 3,5- динитрогваякола Выпускается по ОСТ 59-16—76, с со- держанием азота не менее 2,5 % и раст- воримостью в 1,5 %-ном растворе NaOH — не менее 40 %. Сульфирован- ный нитролигнин выпускается под названием «Сунил», а окисленный воздухом — «Игетан» Получается нитрованием гидролизно- го лигнина азотной кислотой, оксида- ми азота или смесью азотной и серной кислот. Применяется в виде щелоч- ных растворов 5—10 %-ной концент- рации
Олигосахариды целлюлозы Полисахариды типа сн,он н J °. Н '"°хун - у1-'" н он “ (л — средняя степень полимеризации, равная 8—12) Выпускается в опытном масштабе по ТУ 59-11-9—77 Содержание водораст- воримых веществ не менее 80 % Получаются механодеструкцией цел- люлозы. Применяются непосредствен- но или в виде 1—10 %-ных водных растворов
Полиоксиэтилен (полиокс) Полимер окиси этилена типа ОНСН2СН2—(СН2СН2—О—)лСН2СН2 ОН Выпускается в виде сухого порошка, содержащего полимеры окиси этиле- на со средней молекулярной массой от 1 до 15 млн. Получается полимеризацией окиси этилена. Применяется в виде 0,5— —3 %-ных водных растворов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.3
оо
сл
Реагент Состав Основная характеристика Получение и способ применения
Мочевино-формаль- дегидные смолы Смесь олигомеров, полученных конден- сацией мочевины и формальдегида По ГОСТ 14231—88 выпускаются мо- чевино-формальдегидныс смолы ма- рок УКС, М и КС. При флотации в ос- новном применяется смола марки М-2 с содержанием органической части нс менее 50 % Получаются нагреванием мочевины и формальдегида в водной среде в при- сутствии катализаторов. Применяется в виде 2—5 %-ных растворов в воде
Полиакриламид- гель Продукт сополимеризации акрилнит- рила с акриламидом и акриловой кис- лотой, образующихся при сернокис- лотном гидролизе акрилнитрила Выпускается по ТУ 6-01-194—68, МТУ 6-34—68 в виде 7—10 %-ного водного гелеобразного раствора. Так же выпускается аналогичный сополи- мер, называемый АМФ Получается гидролизом акрилнитрила в присутствии серной кислоты с пос- ледующей сополимеризацией нейтра- лизованных продуктов гидролиза акрилнитрила в водной среде. Приме- няются в виде 0,2—1 %-ных раство- ров. В ряде случаев при приготовле- нии растворов осуществляют частич- ный гидролиз сополимера добавкой едкого натра
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 2.4
Зарубежные флотационные реагенты и их отечественные аналоги
Зарубежные флотореагенты Отечественные аналоги
Анионные оксгидрилъные собиратели
Актиноль С Сырое талловое масло
Актииоль D Очищенное талловое масло
Индазол, ТО-КМ Дистиллированное талловое масло
Реагент 710, Микат Омыленное талловое масло
Реагент 723, 765, Алифаты 44А, 44В, 44D, 44Е, Акозикс Аконез, Аконон, Неофат 42-06 У2-Р7 Продукты ректификации таллового масла, состоящие в основном из жирных кислот
Иомак 1, 4,4А, 15 Жирные кислоты таллового масла, содержа- щие 1,3,4,5 и 15 % смоляных кислот
Реагент 712 Частично этерифицированная жирная кислота
Неофат 42-12, реагент ТО-Ю, ТО-20 Жирные кислоты таллового масла, содержа- щие 10,12 и 20 % смоляных кислот соответственно
Жирные кислоты 9-11 Дистиллированные жирные кислоты из дегид- ратированного касторового масла
Жирные кислоты 135 Октадекановая кислота из касторового масла
Красное масло Смесь олеиновой и линолевой кислот
Эмерсол 210, Неофат 94-04 Олеиновая кислота
Неофат 8 Насыщенные жирные кислоты, в основном, каприловая
Эмерсол 300 Перегнанные жирные кислоты растительных масел
Эластол LL Побочный продукт, получаемый при перера- ботке льняного масла
Инванлины ME, МЕТ, Бонтекс SSW Алкилсульфаты
Дюпанол 100 Октилсульфат натрия
Дюпанол С, Тергитоль, Анионик № 4, Гардинол WS, Лорол,’Лорол ДС Лаурилсульфат натрия
Лансекс 500, Типол 610 Вторичный аклилсульфат
Реагенты 801,825,830,845,899, Соннеборн (1,2,3) Петросул 545, Петроморы разных марок Смеси нефтяных алкиларилсульфонатов .
Алконолы 189S; DW; Атлас G3300, Нанса, Ариданы, Орвус, Сантомерс, Этилан МС, Фенилсульфонат HSR Ал киларил сульфонаты
Реагенты НОЕ, F1/145, МДЩ, МДАН Алкилфосфаты
Ленсодел А Натриевая соль нонилфосфата
Аэрозоли 18,22, ОТ, GPG Натриевые соли алкилсульфосукцинатов
Анионные сульфгидрильные собиратели
Аэрофлоты 15,25, реагент PS-8, PS-27, Фосокрезолы А, В, С, Д, Е, F Арилдитиофосфорные кислоты
Аэрофлот 242 Ариддитиофосфорные кислоты, нейтрализо- ванные аммиаком
Аэрофлот 31,33, реагент PS-20, Слпсд 1334 Раствор тиокарбонилида в аэрофлоте 25
Аэрофлоты 135,194 Аэрофлоты для флотации в кислой среде
Содовый аэрофлот, реагент PS-5 Натриевая соль диэтилдитиофосфорной кислоты
787
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.4
Зарубежные флотореагенты Отечественные аналоги
Реагент S-3315 50 %-ный водный раствор содового аэрофлота
Аэрофлот 208 Нейтрализованная содой смесь (1:1) диэтил- и вторично бутилдитиофосфорных кислот
Аэрофлоты 211,243, реагент PS-6 Диизопропилдитиофосфат натрия
Аэрофлоты 238, Будис S, L Вторичный дибутиддитиофосфат натрия иди калия
Реагент S-3317 50 %-ный водный раствор аэрофлота 238
Реагент 3477 Диизобутилдитиофосфат натрия
Реагент S-3478 Водный раствор реагента 3477
Реагент 3501 Бутилдитиофосфат натрия
Реагент 3604 Водный раствор реагента 3501
Аэрофлот 249 Диамилдитиофосфаты натрия или аммония
Саммлер Нос 3/101; F 1/493 Натриевые соли диалкилдитиофосфатов
Реагенты R-303, Z-3, КЕХ-2 Этиловые ксантогенаты калия
Реагенты R-325, Z-4, КЕХ Этиловые ксантогенаты натрия
Реагенты R-322, Z-9 Изопропиловые ксантогенаты калия
Реагенты R-343, Z-11, KJX Изопропиловые ксантогенаты натрия
Реагенты R-301, Z-12 Вторичнобутиловыс ксантогенаты натрия
Реагент Z-8 Бутиловый ксантогенат калия
Реагент R-317 Изобутиловый ксантогенат натрия
Реагенты R-350, Z-6, KJX-5 Амиловые ксантогенаты калия
Реагент Z-5 Изоамиловый ксантогенат калия
Реагент Z-10 Гексиловый ксантогенат калия
Реагент KJX-6 Изогсксиловый ксантогенат калия
Аликсантат Ксантогенат, полученный из смеси высших спиртов
Реагенты серии 400 Производные меркаптобензотиозола и его аналогов
Тиокарбанилид 130 Дифенилтиомочевина
Реагент Z-200 О, N-диалкилтионокарбаматы
Реагент ИМТК Изопропилмстилтионокарбамат
Реагент БМТК Бутилметилтионокарбамат
Реагент ИБЭТК Изобутилэтилтионокарбамат
Реагент ИБМТК Изобутилметилтионокарбамат
Реагент R-10 Циклогексилдитиокарбамат
Реагент R-234 Сульфгидрильный собиратель
Неионогенные собиратели
Минсреки А, В, 27,201, 898,1040, 1661, 1995, 2030,2048, реагент XF-4043 Смешанные тиоангидриды ксантогеновых и алкилугольных кислот
Реагент 3302 . Аллиловый эфир изоамилксантогеновой кислоты
Реагент 3461 Аллиловый эфир изобутилксантогеновой кислоты
Этилдиксантоген, гексилдиксантогён А лкилд и ксанто гены
Реагент Т 30-10 г Смесь ксантогенформиата, минерека А, МИБК и бензина
Катионные собиратели
Армаки С, S, Т, ТД, 12, L-11, Нормаки С, S, О, SH, Флотигамы ОА, РА, SA, ТА, ТА-20 Смеси ацетатов первичных аминов синтези- рованных из жирных кислот различных рас- тительных масел
788
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.4
Зарубежные флотореагенты Отечественные аналоги
Армины С, Н, ТД, S, БД, Т, ТД, Нора С, S, О, SH, Флотигамы О, Р, S, Т, Т-20, Флотобел- амины С А, СН, ТА, TH, DA Смеси аминов, синтезированных на основе жирных кислот растительных масел
Армофлоты Р, А-101, А-106, А-151, Феттамин SP, Амин КР Высшие алифатические амины
Армакфлоты Р, А-101, А-106, А-151 Ацетаты армофлотов
Диамак Т Диацетат высшего амина
Реагент F-2/286 Первичный алифатический амин в смеси с пропилендиаминдиацетатом
Аэромины 3035,3037 Высшие амины
Аэрозоль С-61 Смесь октадецилами новых и октадецилгуани- диновых солей оксиэтилированной октадецил- карбаминовой кислоты
Саломин MS Соль высшего третичного амина
Деламин 80,100 Олсиламины
Амин D, 750 Дсгидроабистинамин
Аламины 26, Н-26,26D Амины, полученные на основе таллового масла
Аламаки 26D, Н26 D Соли аминов, полученных на основе сала
Пенообразователи
Дауфросы 200,250,1012, А1263,4082, реагент Тифрос Смеси метиловых эфиров полипропиленгликолей
Аэрофросы 22, 65, реагенты МЭП, 41G Эфиры полиэтилен- и полипропиленгликолей
Аэрофросы 70, 71,73,77 Синтетические высшие алифатические спирты
Реагенты № 26, № 124, Монтол Смеси алифатических спиртов
Флотанол F, G Производные высших спиртов
Реагент ТЭБ Триэтоксибутан
Реагент МИБК Метилизобутил карбинол
Реагент Шелл-10 Спиртовая фракция более тяжелая, чем метилизобутилкарбинол
Реагенты Укон 23,48,55,122,133,190 Пенообразователи для сульфидных руд
Ярмор Ф, Ярмор 350, Пайноил, Флотол А Сосновые масла
Флотол В Смесь синтетических терпеновых спиртов
Флотационные масла Баррет № 4,410,634, Креозот № 1, крезиловая кислота В основном смесь крезолов и ксиленолов
Флотигол CS Смесь ксиленолов
Модификаторы, флокулянты, диспергаторы
Лигнизит, Орзан А, АН; Лигнозол X, ХД, Орзан S, SH; Марасперсы, Мартан, Мофурит Лигносульфонаты
Квебрахо, Миртаны, Экстракт Австралийской акации Таннинсодсржащие реагенты
Флокбел FC-59, FC-40 Крахмалсодержашие продукты
Реагент 610 Декстринсодержащий продукт
Реагенты 620,633 Органические полимеры
Тилоза СМС, Тилоза-Маркен, Курлоз Карбокси метил целлюлоза
Палкотан Экстракт коры эвкалипта
Палконат Натриевая соль палкотана
Сайквест 40 Четырехзамещенная натриевая соль этил- диаминтетрауксусной кислоты
Бенефит М-8 Акриламидное производное крахмала
789
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.4
Зарубежные флотореагенты Отечественные аналоги
Ноукс Продукт взаимодействия пятисернистого фосфора с едким натром
Полиокс Полиоксиэтилен
Сепараны, Суперфлоки 16,20,84,127,3453, Седипуры Т-1, TF, TF2, TF5, TF6, TF7, Аэрофлок 550 Полимеры акриламида
Суперфлок 3425 Гидролизованный полиакрилнитрил
Примафлок С-3, С-7, С-10, Налко 600, Престол 184-К, 111-К, Флокбел FC10, FC-11, Налфлок 605, Магнафлок 120,140, Полифлок 4D, XL, LP, 365Р, 430Р, Полифлок 37СР, • Катаретин Катионоактивные синтетические полимеры
Престол 2035, 2450,2700,2750,2800,2850, 2900,3000, Флокбел FC19, FC160, FC180, FC200, Седомакс F, HP, Налфлок 370, 671, 672, Магнафлок 15, 127, 155, 156, Полифлок 4Д, XL, LP, 365Р, 430Р, Катафлот Р39 Анионоактивные синтетические полимеры .
Полифлок РХ, Флокбел FC, 109 Неионогенныс синтетические полимеры
обогащаются относительно бедные
руды, например молибденовые.
Если минералы пустой породы
практически не флотируются, при
достаточно высокой флотационной
активности полезных минералов мо-
жет быть достигнута высокая чисто-
та разделения уже в I стадии обога-
щения. Это свойство руды может так-
же влиять на резкое сокращение чис-
ла операций перечистки чернового
концентрата.
При богатых рудах, содержащих
нефлотирующуюся вмещающую по-
роду, схемы обычно имеют лишь одну-
две контрольные флотации.
Точки возврата промпродуктов в
процесс при развернутых схемах мо-
гут находиться в разных местах схе-
мы. В том случае, когда к качеству
концентратов не предъявляется вы-
соких требований, промпродукты це-
лесообразно направлять в предше-
ствующие операции. При выборе в
схеме места возврата промпродуктов
часто стремятся присоединить их к
потокам пульпы с примерно таким
же минеральным составом. Возврат
промпродуктов в начало процесса
позволяет сократить расход пено-
образователя.
Когда продукт представлен боль-
шим количеством сростков, его доиз-
мельчают в отдельной мельнице или
в основных мельницах. В обоих слу-
чаях целесообразно предварительно
обезвоживать продукты в классифи-
каторе или сгустителе.
Одностадиалъные схемы. Руды с от-
носительно равномерной вкрапленно-
стью, не превышающей 0,3—0,25 мм,
и мало шламующиеся при измельче-
нии обычно обогащают в одну ста-
дию. По схеме одностадиальной фло-
тации обогащается, например, апати-
товая руда Кольского полуострова
(рис. 2.1). В связи с тем, что содержа-
ние апатита в руде высокое и требо-
вания, предъявляемые к качеству кон-
центрата, также высокие, в схему
включены две контрольные флота-
ции и одна или две перечистные.
790
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
По одностадиальной схеме обо-
гащают шеелитовые, флюоритовые,
баритовые, берилловые и сподуме-
новые руды некоторых месторож-
дений. Схемы обогащения этих руд
Дробленая руда
Измельчение 1
и класси- ( )
фикация
Основная флотация
/ перечистная
флотация
// перечистная
флотация
/ контрольная
флотация
И контрольная
флотация
Флотация
промпродуктов
I
Перечистная
флотация
Апатитовый
концентрат
Хвосты
Рис. 2.1. Одностадиальная схема флотации
апатитовой руды
концентрат
Рис. 2.2. Одностадиальная схема флотации
медных сульфидных руд
имеют различное число перечист-
ных и контрольных операций фло-
тации.
Некоторые богатые медные руды
с относительно равномерной вкрап-
ленностью полезных минералов обо-
гащаются по схемам с возвратом про-
межуточных продуктов в основную
флотацию или в цикл измельчения
и классификации (рис. 2.2).
Многостадиальные схемы. Число
стадий обогащения определяется
размером и характером вкраплен-
ности минералов и склонностью
руды к ошламованию.
Осуществление двухстадиальной
схемы обогащения возможно по
трем вариантам:
1) выделение после относитель-
но грубого измельчения в I стадии
готовых хвостов и бедного концен-
трата, подвергаемого доизмельчению
и флотации во II стадии;
2) выделение после относитель-
но грубого измельчения в I стадии
готового или достаточно богатого
концентрата и богатых хвостов с до-
измельчением и флотацией их во
II стадии;
3) выделение после предвари-
тельного измельчения в I стадии го-
тового концентрата, бедных хвостов
и промпродукга, который доизмель-
чается и подвергается последующей
флотации во II стадии.
Применяются также трехстади-
альные схемы, включающие доиз-
мельчение промпродукта и хвостов
или концентрата, полученных в I
стадии.
На молибденовых фабриках при-
меняются схемы с доизмельчением
черновых концентратов, что обуслов-
лено высокими кондициями на мо-
либденовые концентраты.
791
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Сложные схемы с доизмельче-
нием продуктов флотации имеют
технологические (снижение ошла-
мования и его вредного влияния)
и экономические (повышение рен-
табельности работы фабрики) пре-
имущества.
Если полезные минералы тонко
вкраплены друг в друга, а их агрега-
ты представляют собой крупные
включения во вмещающей породе
(некоторые медно-пиритные или
другие полиметаллические руды)
или полезные минералы при гру-
бом измельчении включены в агре-
гаты с другими минералами, кото-
рые легко отделимы от остальной
части вмещающий породы (многие
молибденовые и графитовые руды),
измельчение таких руд сразу до ко-
нечной крупности, необходимой для
раскрытия полезных минералов, не
всегда рационально.
Если наряду с крупной вкрап-
ленностью имеются тонкие вклю-
чения полезного минерала во всей
массе вмещающей породы, рацио-
нально при грубом измельчении, вы-
делить флотацией часть готового бо-
гатого концентрата, хвосты доиз-
мельчить и подвергнуть флотации
для извлечения оставшейся части
полезного минерала.
В ряде случаев при относитель-
но грубом измельчении можно вы-
делить готовый концентрат, отваль-
ные бедные хвосты и промпродукт,
содержащий сростки полезного ми-
нерала с вмещающей породой (или
с другим полезным минералом).
При весьма сложном характере
вкрапленности, когда, например, по-
лезные минералы представлены в
виде весьма неравномерных вклю-
чений и образуют друг с другом или
792
с некоторыми компонентами вме-
щающей породы флотирующиеся
агрегаты, может оказаться рацио-
нальным применение трехстадиаль-
ной схемы обогащения. Чем слож-
нее характер вкрапленности полез-
ных минералов и чем более склон-
ны они к ошламованию, тем слож-
нее должны быть схемы обогаще-
ния. Наоборот, если вкрапленность
полезного минерала более или ме-
нее равномерная и минерал не пе-
реизмельчается, применяются про-
стые схемы обогащения.
Примером двухстадиальной схе-
мы флотации с выделением в I ста-
дии отвальных хвостов и доизмель-
чением во II стадии концентрата
может служить схема фабрики, пе-
рерабатывающей медные сульфид-
ные вкрапленные руды (рис. 2.3).
Примером двухстадиальной схе-
мы флотации с получением в I ста-
дии готового концентрата и доиз-
мельчением хвостов во II стадии
могут служить схемы фабрик, пере-
рабатывающих медно-никелевые
руды и медистые пириты. На мед-
но-никелевой фабрике в I стадии
флотации, осуществляемой в . цикле
измельчения, извлекается 60 % меди
и 40 % никеля.
На рис. 2.4 показана схема, в ко-
торой в цикл I включена стадия из-
мельчения.
Внедрение этой схемы позволи-
ло извлекать до 25 % меди в гото-
вый концентрат при крупности из-
мельчения руды 55—60 % класса —
0,074 мм, тогда как хвосты перед
последующей контрольной флота-
цией измельчались до 92 % класса —
0,074 мм. В руде содержалось 60 %
меди, представленной вторичными
сульфидами, которые быстро пере-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Дробленая руда
Слив классификатора
/ стадии измельчения
Межцикловая флотация
Классификация
/ стадия
измельчения
/ перечистная
/ контрольная
флотация
.1
Очистная
// стадия
измельчения
// перечистная И контрольная
флотация флотация
Классификация
/ основная флотация
// основная флотация
Перечистная
флотация
]92% - 0,074 мм
Контактирование
Классификация
Контрольная
флотация
Медный
концентрат
Рис. 2.4. Схема флотации медных колчедан-
ных руд .
Хвосты
(пиритный
продукт)
Медный
концентрат
Хвосты
Рис. 2.3. Схема двухстадиальной флотации
вкрапленной медной сульфидной руды
измельчались, в особенности ко-
веллин. Несмотря на то, что в пи-
тании межцикловой флотации (см.
рис. 2.4) содержалось 55—60 %
класса — 0,074 мм, концентрат фло-
тации был представлен на 98 %
классом — 0,074 мм. При флотации
по одностадиальной схеме, когда
вся руда измельчалась до 92 % клас-
са — 0,074 мм, переизмельчение
медных минералов приводило к по-
вышенным потерям меди с отваль-
ными хвостами.
При переходе на двухстадиаль-
ную схему повысилось извлечение
меди на 3—4 % и несколько улуч-
шилось качество концентрата.
Двухстадиальная схема флотации,
с получением готового концентрата
и отвальных хвостов в I стадии и
промежуточного продукта, подверга-
емого доизмельчению и флотации во
II стадии, осуществляется по разным
вариантам (рис. 2.5 и 2.6).
По схеме/ показанной на рис.
2.5, перерабатываются медные
руды, представленные медными
минералами в виде отдельных вклю-
чений и тонких прожилок в пустой
породе, значительная часть которой
характеризуется повышенной твер-
793
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Измельченная руда 55% — 0,074мм
Измельченная руда 60% — 0,074 мм
Основная флотация
Основная флотация
Перечистная флотация
Перечистная
флотация
Контрольная
флотация
Сгущение
Слив в *
оборот
Классификация
(Доизмель-
чение
Флотация
промпродуктов
Сгущение
Слив |
Классификация
Доизмель-
чение
Флотация промпродуктов
Перечистная
флотация
Сгущение
Слив в
оборот
Хвосты
/ контрольная
флотация
// контрольная
флотация
Медный
концентрат
Рис. 2.5. Схема флотации медной руды с до-
измельчением промпродукта
достью. При стадиальном обогаще-
нии таких руд достигается заметная
экономия затрат на измельчение.
Трехстадиальные схемы обога-
щения применяются при флотации
сульфидных и некоторых несуль-
фидных руд. Пример — проектная
схема Джезказганской фабрики, обо-
гащающей медистые песчаники
(рис. 2.7). Песчаник в этих рудах
представлен отдельными частица-
ми, которые сцементированы суль-
фидами, главным образом борнитом
и халькозином.
Размеры частиц полевого шпата,
кварца и других минералов, состав-
ляющих песчаник, колеблются от 0,1
до 1 мм. Таким образом, часть мед-
ных минералов, цементирующих
крупные частицы песчаника, может
быть освобождена уже при относи-
тельно грубом измельчении.
/// контрольная
флотация
Медный
концентрат
Хвосты
Рис. 2.6. Схема флотации медной руды с до-
измельчением промпродукта для отделе-
ния сульфидов
При измельчении до 0,15 мм ос-
вобождается значительное количе-
ство медных минералов, однако в
концентрат основной флотации из-
влекаются также сростки, которые
после I перечистной флотации
чернового концентрата распреде-
ляются между пенным продуктом
и хвостами I перечистной опера-
ции; последние вместе с пенным
продуктом контрольной флотации
доизмельчаются до крупности —
0,074 мм. Концентрат I перечистной
флотации также доизмельчается
почти до такой же крупности, но
режимы его измельчения и флота-
ции существенно отличаются от
794
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Дробленая руда
/ стадия
измельчения
100% - 0,15 мм
I /
Классификация
Контрольная
флотация
Основная флотация
// стадия
измельчения
/ перечистная
флотация
Классификация
Классификация
90%-0,074 мм
Доизмель-
чение
Доизмель-
чение
// перечистная
флотация
/// перечистная
флотация
Флотация
промпродуктов
Контрольная
флотация
Хвосты
Медный
концентрат
Рис. 2.7. Проектная трехстадиальная схе-
ма флотации медистых песчаников второй
Джезказганской фабрики
режимов измельчения и флотации
промпродуктов.
• Схемы с раздельной флотацией
песков и шламов. Некоторые руды со-
держат значительное количество
первичных шламов или быстро
шламуются в процессе измельчения.
Состав и физические свойства шла-
мов и зернистой части таких руд
различны.
В шламах концентрируются окис-
ленные соединения и растворимые
соли.
При большом выходе тонких
шламов разделение рудных и неруд-
ных минералов затруднительно,
особенно если их флотационные
свойства близки между собой. По-
этому в процессе измельчения и
классификации руду разделяют на
зернистую и шламовую части, ко-
торые флотируются раздельно или
перед флотацией шламы отделяют
и направляют в отвал. Такие вари-
анты применяют при обогащении
фосфоритов, марганцевых и неко-
торых руд редких металлов.
Вариант схемы с раздельной фло-
тацией шламов и песков, внедрен-
ной на Джезказганской фабрике
(рис. 2.8). Руда, измельченная в две ста-
дии до 60—65 % класса — 0,074 мм,
классифицируется в гидроциклонах.
Слив крупностью 75—80 % класса —
0,074 мм флотируется при обычном
режиме с ксантогенатом и пенооб-
разователем.
В контрольную флотацию песков
гидроциклона добавляют углеводо-
родные масла для интенсификации
флотации сростков.
Промежуточные продукты (хвос-
ты перечистки концентрата и концен-
траты контрольной флотации песков
и шламов) после доизмельчения до
95—100 % класса — 0,074 мм направ-
ляются на основную песковую фло-
тацию. Установлено, что при этом
ошламованные частицы рудных ми-
нералов, аккумулирующихся в проме-
жуточных продуктах, флотируются
более активно. Это объясняется тем,
что крупные частицы рудных мине-
ралов и их сростки с пустой породой,
после кондиционирования с углево-
дородами, являются «носителями» для
ошламованных частиц.
В некоторых случаях аналогич-
ные или даже лучшие результаты
(по сравнению со схемой с раздель-
795
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Измельченная руда
Классификация
[Шламы
85% - 0,074мм
Основная шламовая флотация
--------:*
Контрольная флотация
Пески
Основная песковая
флотация
I------------
/ перечистная флотация
Контрольная флотация
Классификация
Шламы
90-95%
—0,074 мм
Измель-
чение
Классификация
Слив
90% —0,074мм
И перечистная флотация
/// перечистная флотация
Медный
концентрат
Рис. 2.8. Схема раздельной флотации шламов и песков
Измельчение
Отвальные
хвосты
ной флотацией песков и шламов)
могут быть получены по схеме,
включающей классификацию хвос-
тов контрольной флотации рудно-
го цикла на пески и шламы. Шла-
мы — отвальные продукты, а пески
поступают на флотацию в условиях
обычного режима, принятого для
данной руды, с добавкой углеводо-
родов (или без таковой). Концент-
рат, полученный при флотации пес-
ковой фракции хвостов, далее , на-
правляется на доизмельчение со-
вместно с промпродуктами или
концентратами рудного цикла. Эта
схема с большим эффектом внедре-
на при обогащении медных шлами-
стых руд на некоторых фабриках.
В работах Механобра и Нориль-
ского горнометаллургического ком-
бината показано, что таким же пу-
тем можно существенно повысить
извлечение металлов из вкрапленных
медно-никелевых руд. При этом для
доизвлечения из песковой фракции
хвостов крупнозернистого пирроти-
на и магнетита, с которыми обычно
связано некоторое количество нике-
ля и платиноидов, вместо флотации
может быть применена магнитная
сепарация.
Схема коллективной и селективной
флотации. При значительном содержа-
нии в руде вмещающей породы, в осо-
бенности, если после относительно
грубого измельчения можно полу-
чить отвальные хвосты, применяют
схемы коллективной флотации с пос-
ледующей селекцией.
На рис. 2.9 показаны варианты
принципиальных схем коллективной
флотации с последующим разделе-
нием коллективного концентрата при
обогащении трехкомпонентной руды.
При наличии в руде одного и того
же минерала в двух модификациях,
имеющих разную флотируемость и
вкрапленность, рациональны схемы
796
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Дробленая руда
в
Дробленая руда
Измельчение и
классификация
Измельчение и
классификация
Селективная флотация
одного минерала
--------------------1
Коллективная флотация
двух минералов
Г--------------------
Селективная флотация
I--------------------1'
Концентрат 2 Концентрат 3
Коллективная флотация
трех минералов
Доизмельчение и
классификация
Флотация
двух минералов
Концентрат 1
Хвосты
Дробленая руда
Селективная
флотация
I I I----------------------
I Концентрат 2 Концентрат 3
Флотация
третьего минерала
Измельчение и
классификация
Концентрат 1
Дробленая руда
Хвосты
Коллективная флотация
трех минералов
Измельчение и
классификация
Доизмельчение и
классификация
Селективная флотация
первого минерала
Селективная флотация
второго минерала
Коллективная флотация
двух минералов
I---------------------1
Селективная
флотация
I—г—1
[ Концентрат 2
Флотация
третьего минерала
г-------------1
Концентрат 3 |
Концентрат 1
Хвосты
Хвосты
Концентрат 2 _
Концентрат! Концентрат 3
Рис. 2.9. Схемы коллективной флотации с последующим разделением коллективного
концентрата
коллективно-селективной, флотации
(рис. 2.10), применяемые при обога-
щении медно-цинковых пиритсодер-
жащих руд. В этих рудах сфалерит
представлен двумя разновидностями,
одна из которых флотируется легко,
а другая — лишь при добавке акти-
ватора (медного купороса).
Многие полиметаллические ру-
ды содержат четыре компонента
(например, свинец, медь, цинк и пи-
рит). Эти компоненты выделяются
в отдельные концентраты или в три
концентрата, один из которых, на-
пример, свинцово-медный, коллек-
тивный. Такие руды на ряде фаб-
рик СНГ флотируют по схемам, по-
казанным на рис. 2.11.
При обогащении сплошных суль-
фидных полиметаллических руд с
низким содержанием пустой поро-
ды (менее 20—25 %), как правило,
797
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Слив классифика-
тора 50% — 0,074 мм
I
/ коллективная
флотация
Измельчение и
классифи-
кация
75%-0,074 мм
/ селективная
флотация
// коллективная
флотация
Хвосты
/ селективная
Медный флотация
концентрат
Цинковый Пиритный
концентрат концентрат
Дробленая руда
Измельчение и
классификация
Коллективная флотация
сульфидов свинца и меди
г-------------------1
Селективная Селективная фло-
флотация тация сульфидов
’ цинка и железа
I I [---------j
Медный Свинц- * ;
концен- овый кон- Селективная Хвосты
трат центрат флотация
I 1
Цинковый Пирит-
концен- ный концен-
, трат трат
Рис. 2.10. Схема коллективно-селективной
флотации полиметаллических руд в два
приема
применяют схемы прямой селектив-
ной флотации с последовательным
выделением свинцового концентра-
та (или свинцово-медного, когда в
руде имеется медь), цинкового, а
затем пиритного.
При большом содержании пус-
той породы в руде схемы прямой
селективной флотации целесообраз-
но применять на фабриках малой
а
Дробленая руда
в
Дробленая руда
Измельчение и
классификация
Коллективная флотация
Доизмельчение и
классификация
Коллективная флотация
сульфидов свинца и меди
Селективная фло-
тация сульфидов
свинца
Селективная фло-
тация сульфидов
цинка
Измельчение и
классификация
Коллективная флотация
сульфидов свинца и меди
Селективная
флотация
Селективная флотация
сульфидов цинка
Флотация пирита
1——1
Пиритный ♦
концентрат Хвосты
Свинцовый
концентрат
Медный
концен-
трат
Цинковый
концен-
трат
Свинц- Медный
овый кон- концен-
центрат трат
Цинковый Флотация
: концен- пирита
трат | |
Пирит- ♦
ный концен- Хвосты
трат
Рис. 2.11. Схемы флотации полиметалли-
ческих руд, содержащих четыре компо-
нента
производительности, когда схема с
коллективной флотацией всех суль-
фидов в начале процесса не дает яв-
ных технологических и экономичес-
ких преимуществ. .
798
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Комбинированные схемы. Для эф-
фективного обогащения руд может
оказаться рациональной комбини-
рованная схема флотации с хими-
ческой обработкой продуктов или
с применением электромагнитных
и гравитационных методов.
Комбинированная схема обогаще-
ния шеелито-молибденовой руды по-
казана на рис. 2.12. Однако по этой
схеме не извлекается в самостоятель-
ный концентрат молибден, изоморф-
но связанный с шеелитом, окислен-
ный молибден (повеллит) и тон-
ко-вкрапленный сульфидный мо-
либден.
Для этого случая может быть ре-
комендована комбинированная схе-
Измельченная руда
I
Основная сульфидная
молибденовая флотация
Перечистная
флотация
Основная шеелито-
вая флотация
Молибденовый Перечистная
концентрат флотация
'еречистная
флотация
i
Черновой шеелитовый
концентрат
на
Выщелачивание фосфора
СаО
Шеелито-
молибденовый
концентрат
Осаждение
I--------
Известковый
осадок
Хвосты
На гидрометаллур-
гическою перера-
ботку для доизвле-
чения вольфрама
и молибдена
Рис. 2.12. Схема обогащения шеелито-мо-
либденовой руды
ма, включающая автоклавно-содо-
вую переработку шеелито-молибде-
нового концентрата, по которой мо-
либден извлекается в самостоятель-
ный концентрат марки КМ Г. Содер-
жащийся в этих концентратах в не-
большом количестве сульфидный
молибден может быть окислен в
процессе автоклавно-содового вы-
щелачивания или сфлотирован из
кеков выщелачивания.
По комбинированным схемам с
применением флотации и магнитной
сепарации хвостов флотации обога-
щаются медно-магнетитовые и мед-
но-никелсвые руды. В первом случае
из хвостов флотации извлекается маг-
нетит и во втором — доизвлекается
никеленосный пирротин, возвращае-
мый после доизмельчения во фло-
тационный цикл.
Комбинированные схемы, вклю-
чающие электромагнитное обогаще-
ние и флотацию, рациональны при
обогащении смешанных железных
руд, содержащих магнитные и тон-
ковкрапленные немагнитные же-
лезные минералы.
Магнитное и гравитационное обо-
гащение совместно с флотацией при-
меняется также для доводки гравита-
ционных вольфрамовых, оловянных и
некоторых других концентратов при
наличии в этих концентратах сульфи-
дов, апатита, магнетита и других же-
лезных минералов.
Если из руд, обогащаемых фло-
тационным способом, после сред-
него и мелкого дробления может
быть выделена в значительном ко-
личестве (больше 30 % по массе
руды) пустая порода с отвальным
содержанием полезных компонен-
тов, такие руды целесообразно обо-
гащать по комбинированной схеме,
799
Глава 2 Оборудование для физико-механических методов переработки
Исходная руда
Крупное
дробление хУ
Промывка
Среднее и мелкое
дробление
Мокрое грохочение
Классификация
—6+Омм
—25+ 6мм
Доизмельчение
Обогащение в тя-
желых суспензиях
Классификация
Коллективная
флотация сульфидов
Коллективная
флотация сульфидов
Десорбция и промывка
Коллективная медно-свинцовая флотация
I
Селективная флотация
Цинковая флотация
Свинцовый
концентрат
Медная флотация
Пиритная флотация
Пиритный
концентрат
'кониен- Цинковый
концен-
тРат трот
Рис. 2.13. Комбинированная схема обогащения полиметаллических руд
Хвосты
включающей обогащение в тяжелых
суспензиях (для удаления пустой
породы после дробления) и фло-
тационное обогащение тяжелой
фракции после измельчения. Тяже-
лые суспензии могут применяться
также для получения готового кон-
центрата после мелкого дробления,
когда доизмельченные более мел-
кие классы поступают на флота-
цию.
Комбинированные схемы,
включающие обогащение в тяжелых
суспензиях для удаления легкой
фракции в отвал, были разработа-
ны применительно к переработке
некоторых полиметаллических руд
(рис. 2.13). Пример комбинирован-
ной схемы с применением грави-
тационных процессов — схема обо-
гащения сплошных сульфидных
медно-никелевых руд, принятая в
проекте второй Норильской фаб-
рики.
Эта схема включает промывку
руды, обогащение класса —100 +5 мм
в тяжелой суспензии, отсадку класса
—5 мм, селективную флотацию тяже-
лой фракции с получением медного,
никелевого и пирротинового кон-
центратов и коллективную флота-
цию сульфидов из легкой фракции
с последующим разделением кол-
лективного концентрата. Хотя в дан-
ном случае легкая фракция не яв-
ляется отвальной, тем не менее, та-
800
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
кая схема имеет некоторые преиму-
щества перед схемой селективной
флотации руды. Эти преимущества
заключаются в том, что по данной
схеме основная масса материала,
поступающего на селективную фло-
тацию, представлена тяжелой фрак-
цией относительно стабильного со-
става с чистой поверхностью мине-
ралов, не подвергавшейся воздей-
ствию реагентов.
Комбинированные схемы, вклю-
чающие разделение в тяжелых сус-
пензиях с получением готового кон-
центрата и флотацию доизмельчен-
ного мелкого класса, оказались це-
лесообразными для обогащения руд
ряда месторождений, в том числе
флюоритовых.
Марганцевые руды обогащаются
примерно по такой же схеме, но вклю-
чающей, кроме того, электромагнит-
ное обогащение и другие операции.
2.1.2. Механические флотацион-
ные машины
Флотационными машинами на-
зываются аппараты, в которых осу-
ществляется флотация. Для ведения
флотационного процесса во фло-
тационной машине должны обес-
печиваться: 1) необходимое пере-
мешивание для поддержания ми-
неральных частиц во взвешенном
состоянии; 2) необходимый для
эффективного разделения частиц
расход воздуха, его диспергирова-
ние на мелкие пузырьки и равно-
мерное их распределение по объе-
му камеры; 3) создание спокойной
зоны ценообразования на поверх-
ности пульпы; 4) подача питания
и раздельная разгрузка пенного и
камерного продуктов. По способу
перемешивания и аэрации пульпы
применяемые в настоящее время
флотационные машины разделяют-
ся на: 1) механические, в которых
перемешивание пульпы и засасы-
вание воздуха осуществляются им-
пеллером; 2) пневмомеханичес-
кие, в которых перемешивание
пульпы осуществляется импелле-
ром, а воздух подается от воздухо-
дувки; 3) пневматические, в кото-
рых перемешивание и аэрация
пульпы осуществляются подачей
сжатого воздуха.
Возможны комбинации этих
способов. Так, некоторые машины
механического типа могут работать
в режиме пневмомеханических, т. е.
с дополнительной подачей воздуха
от воздуходувки.
Известны вакуумные и каскад-
ные машины, в настоящее время не
применяемые.
В СНГ и других странах мира
применяются флотационные маши-
ны следующих типов:
механические — завода им. Кот-
лякова, «Механобр», ФМ, ФКМ,
«Денвер Суб-А» «Ведаг», «Гум-
больдт», «Фагергрин», «Бут», заво-
да им. Э. Тельмана, «Минемет»,
«Вормен»;
пневмомеханические — ФПМ,
«Денвер1 D-R», «Аджитейр», BFP
(«Болиден» или «Сала»), BFR («Бо-
лиден»), «Вейниг», BCS («Мине-
мет»), OK, IZ, Dava;
пневматические — с подачей воз-
духа через пористый материал
(«Келлоу», «Мак-Интош»), аэро-
лифтные («Форрестер», «Саусвес-
терн», АФМ).
Флотационная машина завода им.
Котлякова (рис. 2.14). Прототипом
этой машины, как и- многих других
конструкций механических флота-
801
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.14. Флотационная машина завода им. Котлякова:
1 — импеллер; 2 — надымпеллерный диск; 3— питающий патрубок; 4— карман; 5 — централь-
ная труба; 6— шибер для регулирования уровня пульпы; 7 — циркуляционные отверстия; 8 —
пеногон; 9— радиальные успокоительные ребра; 10— труба для промпродукта; II — корпус
камеры машины
ционных машин, явилась машина
«Денвер-Фаренволд».
Аэратор машины завода им. Кот-
лякова, состоящий из импеллера и
надымпеллерного диска, подобен низ-
конапорному центробежному насо-
су, в котором роль турбинки выпол-
няет импеллер. При вращении им-
пеллера пульпа отбрасывается ло-
патками к его периферии, в резуль-
тате чего в центральной зоне им-
пеллера создается небольшое раз-
режение. Поэтому пульпа поступа-
ет на импеллер практически само-
теком, ее дебит определяется высо-
той уровня в кармане и пропуск-
ной способностью питающего пат-
рубка. Ввиду того, что производи-
тельность импеллера (по потоку
пульпы) значительно больше посту-
пающего на него потока пульпы,
разрежение полностью не компен-
сируется, и в полость импеллера че-
рез центральную трубу засасывает-
ся воздух. При малых потоках, ког-
да пульпа не заполняет всего сече-
ния питающего патрубка, воздух ча-
стично засасывается через патрубок
и карман. Засасываемый воздух ув-
лекается пульпой и концентриру-
ется в областях пониженного дав-
ления за лопатками вращающегося
импеллера, образуя воздушные по-
лости. В хвостовой части полостей
на границе с жидкостью возника-
ют вихри, отрывающие от воздуш-
ных полостей пузырьки воздуха,
которые вместе с пульпой выбра-
сываются в камеру.
Периферическая скорость враще-
ния импеллера равна 8—10 м/с. Бла-
годаря тому, что пульпа поступает
на импеллер по питающему патруб-
ку, последний не забивается при
работе на грубоизмельченном мате-
риале. Это — достоинство машины
завода им. Котлякова.
Надымпеллерный диск предох-
раняет открытый импеллер от заи-
ливания при остановке машины,
которую можно пускать в работу,
не выпуская пульпу из камер.
802
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Четыре радиальных ребра в ка-
Промежуточные продукты, воз-
мере машины устраняют завихрение
пульпы и способствуют образова-
нию спокойного пенного зеркала.
Съем пены — односторонний и осу-
ществляется пеногоном с жестко
закрепленными лопатками.
Машина состоит из «всасываю-
щих» камер. Каждая такая камера
имеет питающий патрубок и разгру-
зочный карман, снабженный шибе-
ром для регулирования уровня пуль-
пы в камере. По патрубку в полость
импеллера поступает пульпа из при-
емного кармана или разгрузочного
вращаемые в процесс, могут пода-
ваться в любую камеру, через спе-
циально устанавливаемую для этой
цели трубу.
Флотационная машина «Меха-
нобр» (рис. 2.15, а) состоит из ряда
камер квадратного сечения со
шпицкастеном. В каждой камере
имеется аэратор,- включающий им-
пеллер и статор.
Импеллер (рис. 2.15, б) представ-
ляет- собой вогнутый диск с шес-
тью радиальными лопатками и сту-
пицей.
кармана предыдущей камеры.
Рис. 2.15. Флотационная машина «Механобр»:
а — продольный и поперечный разрез; б — импеллер и статор; в — блок импеллера:
I — статор; 2 — импеллер; 3 — центральная труба; 4 — отверстие в центральной трубе для
циркулирования пульпы; 5 — заслонка, регулирующая степень открытия отверстия 4; 6— пита-
ющий трубопровод; 7 — шибер для регулирования уровня пульпы; 8— разгрузочный карман;
9— пекогон; 10— окно в межкамерной перегородке; 11 — успокоитель; 12 — диск импеллера;
13 — лопатки статора; 14 — диск статора; 75 — лопатки импеллера; 16 — ступица импеллера;
17— циркуляционное отверстие в диске статора
803
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Статор состоит из диска с от-
верстиями и лопаток, установлен-
ных под углом 60° по направлению
вектора абсолютной скорости вы-
хода пульпы с импеллера. Централь-
ная труба в нижней части заканчи-
вается расширением, называемым
надымпеллерным стаканом. Надым-
пеллерный стакан имеет отверстие,
степень открытия которого регули-
руется заслонкой. Это отверстие, так
же как и отверстия в статоре, пред-
назначено для подачи на импеллер
циркуляционного потока пульпы.
Наличие статора с косо поставлен-
ными лопатками, расположенными
тангенциально выбрасываемому пото-
ку пульпы, и подача на импеллер цир-
куляционного потока пульпы через
отверстия в статоре и регулируемое
отверстие в надымпеллерном стакане
являются отличительными особенно-
стями машины «Механобр» по срав-
нению с машиной им. Котлякова.
Эти особенности позволяют при
тех же энергетических затратах уве-
личить расход засасываемого воздуха
в 1,5—2 раза и обеспечить поступле-
ние в машины «Механобр» всех раз-
меров, включая и машину глубиной
1200 мм, до 1—1,2 м3/мин воздуха на
1 м3 вместимости камеры без исполь-
зования воздуходувки.
Для машин каждого номера суще-
ствуют оптимальные потоки пульпы,
обеспечивающие максимальный рас-
ход засасываемого воздуха. Эти пото-
ки пульпы для машин ФМ 1,2 (М-5
или ФМР 10), ФМ 3,2 (М-6 или ФМР
25), ФМ 6,3 (М-7 или ФМР 63) со-
ставляют соответственно 1,5—2,5;
3,5—6,0; 7—12 м3/мин. Для машин
каждого размера устанавливаются
определенные радиальный (между
импеллером и лопатками статора)
804
и осевой (между лопатками импел-
лера и статора) зазоры. Для машин
ФМ 1,2, ФМ 3,2 и ФМ 6,3 радиаль-
ный зазор должен составлять 5—8
мм, осевой 6—10 мм. Увеличение ра-
диального и осевого зазоров приво-
дит к снижению расхода засасыва-
емого воздуха.
Импеллер и статор гуммируются
износостойкой резиной. Подшипни-
ковый узел и импеллер со статором
собраны в единый блок (рис. 2.15, в),
что позволяет быстро заменять изно-
шенные импеллер и статор.
Для создания спокойной зоны
ценообразования предусмотрена ус-
тановка успокоителя, состоящего из
радиальных Г-образных пластин, рас-
положенных вокруг статора и крепя-
щихся к дну камеры.
Для направления пены к слив-
ному порогу задняя стенка камеры
в верхней части выполнена наклон-
ной. Съем пены в машине осуществ-
ляется пеногоном (см. рис. 2.15, а).
Стандартная машина «Меха-
нобр» собирается из двухкамерных
секций и может состоять из одних
всасывающих камер или звеньев,
включающих всасывающую и одну
или несколько прямоточных камер.
Пульпа поступает самотеком из
приемного кармана машины (или из
промежуточного кармана) по питаю-
щему трубопроводу в полость импел-
лера всасывающей камеры и прохо-
дит по машине через отверстия в меж-
камерных перегородках. Разгрузка
пульпы из последней прямоточной
камеры звена осуществляется через
карман, снабженный шибером для ре-
гулирования уровня пульпы в звене
и песковой -заслонкой для разгрузки
крупнозернистого материала. Проме-
жуточные продукты могут поступать
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
в любую камеру самотеком через спе-
циально устанавливаемый для этой
цели патрубок.
Техническая характеристика фло-
тационных машин «Механобр» при-
ведена в табл. 2.5. Для машины каж-
дого номера целесообразно выбирать
максимальные потоки питания, ука-
занные в таблице, для снижения вред-
ного влияния продольного переме-
шивания. Подача на импеллер этих
потоков пульпы обеспечивает также
максимальный расход засасываемо-
го воздуха. Таким образом, при рабо-
те на максимальных потоках-пульпы
в машинах. «Механобр» достигается
наиболее высокая скорость флотации.
При подаче в машину максимальных
потоков пульпы во всасывающих ка-
мерах отверстия в статоре и надым-
пеллерном стакане должны быть зак-
рыты. При меньших потоках исход-
ного питания отверстия в диске ста-
тора должны быть открыты, чтобы
общий поток, поступающий на им-
пеллер, был равен тем же значениям.
В прямоточных камерах эти потоки
на импеллер обеспечиваются откры-
тием отверстий в диске статора и на-
дымпеллерном стакане и не зависят
от нагрузки на машину.
Флотационная машина «Меха-
нобр» — первая в мире механическая
машина с камерами большого объе-
ма (6,3 м3) и одним импеллером в
камере.
Флотационная машина «Денвер
Суб-А» (США) была создана на ос-
нове машины «Денвер-Фаренволд».
Вместо надымпеллерного диска в
машине «Денвер Суб-А» установлен
статор — диск с радиальными ло-
патками; отверстия в центральной
трубе (рис. 2.16) для внутрикамер-
Таблица 2.5
Техническая характеристика флотационных машин «Механобр»
Параметры М-1 М-2 М-3 М-4 М-5 М-6 М-7
Обозначения по ГОСТ 6702—76
ФМ 0,2 — ФМ 0,4 — ФМ 1,2 ФМ 3,2 ФМ 6,3
Размеры камеры, мм 500x500 600x600 700x700 900x900 1100x1100 1750x1600 2200x2200
Глубина камеры, мм 550 650 700 850 1000 1000 1200
Вместимость камеры, м3 0,14' 0,24 0,38 0,80 1,35 3,26 6,25 •
Диаметр импеллера, мм 200 250 300 350 500 600 750
Частота вращения импел- лера, мин-1 700 520 460 400 300 • 280 240
Окружная скорость им- пеллера, м/с 7,3 6,8 7,2 7,3 7,8 8,8 ' ' 9,4
Производительность по потоку пульпы, м3/мин До 0,16 До 0,25 До 0,25 До 1,0 До 1,5—2,5 Lh о 7—12
Мощность электродви- гателя, кВт * 1,7 На две камеры 2,8 1,7 2,8 5,5 11 22
Расход засасываемого воз- духа на 1 м3 вместимости камеры, м3/мин 1—1,2
. *При плотности пульпы более 1,5 т/м3 может потребоваться установка электродвигателя сле-
дующего номера по шкале.
805
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.16. Флотационная машина «Денвер
Суб-А»:
1 — импеллер; 2 — статор; 3 — центральная
труба; 4— карман; 5— циркуляционное от-
верстие; 6— отверстие для удаления крупно-
зернистого материала
ной циркуляции пульпы расположе-
ны ниже, что позволило увеличить
расход засасываемого воздуха, значи-
тельно улучшить его диспергацию и
распределение в камере.
Импеллер и статор гуммирова-
ны износостойкой резиной. В тех
случаях, когда в качестве реагентов
применяются масла, керосин или
жирные кислоты, импеллер и ста-
тор гуммируются неопреном.
Воздух во флотационные маши-
ны «Денвер Суб-А» засасывается из
атмосферы или подается от воздухо-
дувки. Его расход в машинах всех раз-
меров составляет до 1,25 м’/мин на
1 м3 вместимости камеры.
Машины «Денвер Суб-А» име-
ют всасывающие камеры, они вы-
пускаются с одно- или двусторон-
ним съемом пены, которая удаля-
ется пеногоном. Технические харак-
теристики флотационных машин
типа «Денвер» приведены в табл. 2.6.
В настоящее время флотацион-
ные машины этого типа применя-
ются в основном в перечистных
операциях и в селекции коллектив-
ных концентратов, так как обеспе-
чивают возврат промпродуктов без
применения насосов.
Флотационная машина «Фагерг-
рин», выпускаемая фирмой «Вемко»
(США), состоит из квадратных или
прямоугольных камер, с трапецеи-
дальным вертикальным поперечным
сечением в нижней части (рис. 2.17).
В каждой камере установлен аэратор,
включающий ротор и статор.
Рис. 2.17. Флотационная машина «Фагер-
грин»:
1 — ротор; 2— корпус камеры; 3— статор; 4—
центральная труба; 5— перфорированный ус-
покоитель; 6— циркуляционная труба; 7— пер-
форированное ложное днище
Ротор представляет собой пус-
тотелый цилиндр с 6—10 радиаль-
ными лопатками, заканчивающими-
ся трапецеидальным утолщением.
Статор выполнен в виде гибкого ци-
линдра с овальными отверстиями,
между которыми с внутренней сто-
роны расположены полуцилиндри-
ческие ребра.
806
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 2.6
Техническая характеристика флотационных машин «Денвер»
Номер машины * Размеры камеры, мм Глубина камеры, мм Вмести- мость камеры, м3 Диаметр импеллера, мм Мощность электродвигателя
Суб-А (один на 1 камеру) D-R (один на две камеры
Глубокие камеры
12 560x560 710 0,28 305 1,1 2,2
15 610x610 685 0,34 380 1,47 2,2
18 710x710 840 0,51 455 2,2 3,7
18 спец. : 810x810 865 0,71 455 2,2 5,5
21 965x965 990 1,13 535 3,7 7,4
24 1090x1090 990 1,42 610 5,5 11,0
30 1420x1420 1295 2,83 760 7,4—11,0 18,4
200V 1675x1675 1980 5,65 " • — 14,7—18,6 (на одну камеру)
200Н 1575x2845 1295 5,65 760 — 14,7—18,6
300V 1980x1980 1980 8,5 838 — 18,6—22,0 (на одну камеру)
400Н *J 3350x1675 1980 11,3 — 30—37,2
500V 2690x2690 1980 14,2 838 — 30,0 (на одну камеру)
600Н 3960x1980 1980 17,0 838 — .. 37,2—44,2
Мелкие камеры
18—20 815x915 760 0,57 455 — 3,7
Спец. 21—30 965x1090 760 0,85 535 — 5,5
24—40 1090x1220 760 1,13 610 — 7,4
30—60 1420x1575 760 1,7 760 — 11,0
* За номер машин с глубокими камерами до № 30 включительно принят диаметр импелле- ра в дюймах, а начиная с № 200 — вместимость камеры в кубических футах. У машин с мелки- ми камерами первые две цифры соответствуют диаметру импеллера в дюймах, вторые две — вместимости камеры в кубических футах. * 2 Машины «Денвер Суб-А» изготавливаются только глубокими и до № 30 включительно. * 3 Камеры машин № 200Н, 400Н и 600Н представляют собой соответственно сдвоенные по ширине камеры машин № 30, 200V и 300V и имеют два аэратора на камеру
При вращении ротора из атмос-
феры через центральную трубу за-
сасывается воздух, а снизу — пуль-
па. Воздух и пульпа смешиваются в
полости ротора, и, так как благода-
ря большому зазору между ротором
и статором, турбулентные потоки в
значительной мере гасятся, пульпо-
воздушная смесь выбрасывается че-
рез отверстие в статоре в камеру в
радиальном направлении, что спо-
собствует более равномерному рас-
пределению воздушных пузырьков
по объему камеры.
Малое погружение ротора обес-
печивает засасывание в камеры боль-
шой вместимости 0,8—1,1 м3/мин воз-
духа на 1 м3 вместимости камеры.
Съем пены может быть одно-
или двусторонний и осуществляет-
ся самотеком. При одностороннем
съеме пены задняя стенка камеры
выполнена наклонной для направ-
ления пены к сливному порогу. Вы-
807
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Приемный карман (1) Промежуточный карман (2) Прямое соединение Разгрузочный
Рис. 2.18. Прямоточная флотационная машина:
1 — приемный карман; 2 — промежуточный карман; 3 — разгрузочный карман; 4 — шибер
для регулирования уровня пульпы; 5 — песковая заслонка для разгрузки крупнозернистого
материала
ход пенного продукта регулируется
накладными планками. При необ-
ходимости для удаления пены ис-
пользуется пеногон.
Машина состоит из отдельных
прямоточных звеньев, устанавливае-
мых каскадно (рис. 2.18), что обеспе-
чивает движение пульпы через маши-
ну самотеком. Звенья машины со-
единены промежуточными карма-
нами. В конце машины устанавли-
вается разгрузочный карман. Уровень
пульпы в промежуточных и разгру-
зочном карманах может регулиро-
ваться вручную и автоматически.
Пульпа поступает в машину само-
теком через приемный карман, пе-
ретекает из камеры в камеру через
отверстия в межкамерных перего-
родках и промежуточных карманах
и разгружается через разгрузочный
карман. Реагенты и промпродукты
могут подаваться в приемный и
промежуточный карманы.
Техническая характеристика
флотационных машин «Фагергрин»
приведена в табл. 2.7.
Флотационная машина «Бут»,
выпускаемая фирмой «Бут» (США),
состоит из квадратных камер с тра-
пецеидальными вертикальными по-
перечными сечениями в нижней ча-
сти (рис. 2.19).
Аэратор машины «Бут» включа-
ет верхний импеллер со статором,
расположенные на небольшой глу-
бине от поверхности пульпы, и ниж-
Рис. 2.19. Флотационная машина «Бут»:
1— нижний осевой импеллер; 2 — верхний
импеллер; 3— статор; 4— камера; 5— цент-
ральная труба
808
Техническая характеристика флотационных машин «Фагергрин»
Таблица 2.7
Параметры . j Номер машины *
18 28 36 44 56 - 66 66Д 84 120 144 164
Размеры камеры, мм 456x305 710x456 915x915 1120x1120 1420x1420 1676x1520 1676x1520 2134x1596 3048x2282 3657x2746 4165x3022
Глубина камеры, мм 254 305 407 508 610 686 1192 1345 1346 1600 2362
Вместимость камеры, 0,028 0,093 0,31 0,6 1,13 1,73 2,83 4,28 8,5 14,15 28,3
Диаметр ротора, мм: старый — — 228 280 356 420 — — - 762 — —
новый 89 140 174 • 216 • 279 323 330 407 559 660 762
Мощность электро- двигателя на 1 каме- ру, кВт 0,37 0,74—1,1 2,2 3,7 5,5 7,4 7,4 П,1 22,1 29,4 44,2—55,2
* За номер машины принята ширина камеры в дюймах.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ОО
о
40
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
ний осевой импеллер (типа пропел-
лера), установленный у дна камеры.
Импеллеры насажены на один об-
щий вал.
Верхний импеллер представляет
собой крестовину, лопасти которой
имеют трапецеидальное сечение, об-
ращенное наименьшей стороной к
дну камеры. Такая форма лопастей
обеспечивает центробежно-осевое
действие импеллера.
Статор — это надымпеллерный
диск с радиальными лопатками. Ниж-
ний осевой импеллер перемешивает
пульпу в нижней части камеры и по-
дает ее к верхнему импеллеру, кото-
рый направляет пульпу вниз в сто-
рону, при этом в зону импеллера че-
рез центральную трубу засасывает-
ся воздух. Благодаря гидравлическо-
му подпору, создаваемому нижним
импеллером, образующаяся пульпо-
воздушная смесь выбрасывается не
вниз, а радиально, на лопатки ста-
тора, где воздух дополнительно дис-
пергируется и снижается турбулен-
тность потоков пульпы.
Съем пены в машине двусторон-
ний и осуществляется самотеком.
Машина состоит из прямоточ-
ных звеньев, устанавливаемых кас-
кадно (см. рис. 2.18). Пульпа по ма-
шине движется самотеком.
Техническая характеристика ма-
шин «Бут» приведена в табл. 2.8.
Флотационная машина, выпуска-
емая заводом им. Э. Тельмана (ФРГ),
показана на рис. 2.20. Импеллер фло-
тационной машины представляет со-
бой рабочее колесо центробежного
насоса с лопатками, загнутыми назад,
и состоит из верхнего плоского
сплошного диска (рис. 2.20, 6) со
ступицей, нижнего конического
диска с центральным отверстием и
Таблица 2.8
Техническая характеристика машин
«Бут»
Параметры Номер машины *
24 48 66 96 120
Сторона камеры, мм 610 1220 1676 2440 3048
Вместимость камеры, м3 0,1 1,08 1,84 6,36 12,20
Мощность элек- тродвигателя, кВт 0,74 5,5 11,0 29,5 44,0
* За номер машины принята сторона ка-
меры в дюймах. Кроме указанных номеров
существуют также машины №№ 36,56,72.
криволинейных лопаток, располо-
женных между дисками. На диске
имеются шесть также криволиней-
ных лопаток небольшой высоты.
Импеллер отливается из высоко-
прочного чугуна.
При вращении импеллера ло-
патки через центральное отверстие
засасывают из канала основной по-
ток пульпы, а лопатки небольшой
высоты, благодаря надымпеллерно-
му диску и поступающему через от-
верстия в центральной трубе не-
большому циркулирующему пото-
ку, пульпы, засасывают через цен-
тральную трубу воздух. При выходе
с импеллера основной поток пуль-
пы, смешивается с потоком возду-
ха и пульпы, выбрасываемом лопат-
ками небольшой высоты.
Основной поток пульпы смеши-
вается с воздухом в камере, т. е. в ма-
шине осуществлена раздельная по-
дача основного потока пульпы и воз-
духа в камеру. Расход засасываемого
в машину воздуха составляет 0,3—
—0,4 м3/мин на 1 м3 пульпы и опре-
деляется циркулирующим потоком
пульпы, поступающим на лопатки
через отверстия. По сравнению с ос-
810
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
а — продольный и поперечный разрезы; б — импеллер:
1 — импеллер; 2 — приемный патрубок; 3 — надымпеллерный диск; 4 — успокоительная
решетка; 5 — отверстия в центральной трубке 8; 6— карман; 7 — камера; 8 — центральная
труба; 9— шибер; 10— пеногон; 11— отверстие в дне камеры; 12— канал; 13— криволиней-
ные лопатки небольшой высоты; 14— нижний конический диск импеллера; 15— центральное
отверстие в диске 14; 16— верхний сплошной диск импеллера; 17— ступица импеллера; 18—
криволинейные лопатки
новным потоком пульпы циркули-
рующий поток невелик и регулиру-
ется числом работающих отверстий
(рис. 2.20, а). Для успокоения пены в
камере установлена решетка.
Машина собирается из двухка-
мерных секций. Пульпа поступает в
машину через приемный патрубок
первой камеры и по каналу через
отверстие в дне камеры засасыва-
ется импеллером в камеру. Разгруз-
ка пульпы осуществляется через
карман, расположенный на задней
стенке камеры. Уровень пульпы в
камере регулируется шибером. Каж-
дый карман предыдущей камеры
соединен трубой с каналом после-
дующей камеры. Промежуточные
продукты подаются в любую каме-
ру благодаря всасывающему дей-
ствию импеллера.
Флотационная'машина «Мино-
мет». Блок импеллера флотацион-
ной машины показан на рис. 2.21.
В импеллере машины «Минемет»
осуществляется раздельный ввод
пульпы и воздуха на лопатки. Пульпа
засасывается импеллером через от-
верстие в нижнем диске, а воздух —
через центральную трубу и отверстие
в верхнем диске. В отличие от маши-
ны завода им. Э. Тельмана, в кото-
рой пульповоздушная смесь образо-
вывается в основном в камере, здесь
пульпа и воздух смешиваются в по-
лости импеллера, а затем смесь выб-
расывается в камеру. При необходи-
мости в блок, импеллера может по-
даваться сжатый воздух через воз-
душный патрубок. Расход нагнетае-
мого или засасываемого из атмос-
феры воздуха регулируется вентилем.
811
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.21. Блок импеллера флотационной
машины «Минемет»:
1 и 6— соответственно отверстия в дисках; 2,3—
нижний и верхний диски импеллера; 4— ра-
диальные лопатки импеллера; 5 — ступица им-
пеллера; 7 — корпус подшипников; 8 — вен-
тиль; 9 — воздушный патрубок; 10— воздуш-
ный колпак; 11 — центральная труба; 12— кол-
пак; 13— сменный диск
Сменный диск предохраняет импел-
лер от заиливания песками при ос-
тановках машины. Зазор между им-
пеллером и диском выдерживается
минимальным, благодаря чему под-
сос пульпы из камеры через зазор —
весьма незначителен.
Флотационная машина «Вормен»
(Австралия) состоит из мелких ка-
мер (рис. 2.22). В камере установлен
аэратор, включающий пальцевый
ротор статор и успокоитель.
Ротор представляет собой диск
с прикрепленными к нему пальца-
ми круглого или фигурного сечения.
Толщина пальцев непрерывно уве-
личивается книзу. Верхние концы
пальцев максимально, насколько
допускает конструкция их крепле-
ния к диску, приближены по ради-
усу к оси ротора. Оси пальцев рас-
ходятся от оси ротора книзу и на-
клонены в направлении, противопо-
ложном вращению ротора.
Статор представляет собой диск
с лопастями, расположенными по
окружности в виде отдельных дуг,
высота которых к периферии умень-
шается. Статор располагается под
ротором и крепится к дну камеры.
Успокоитель состоит из четырех
секторов с лопастями различных ра-
диусов. Лопасти устанавливаются
так, что их передние кромки, обра-
Рис. 2.22. Флотационная машина «Вормен»:
1 — ротор; 2— камера; 3— опорный элемент;
4— отверстия в полом валу для засоса возду-
ха; 5 — полый вал; 6— накладные планки на
пенном пороге; 7 — статор; 8— успокоитель
812
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
щенные к ротору, расположены по
направлению потока, выбрасывае-
мого ротором, а задние кромки на-
правлены почти перпендикулярно.
При вращении ротора, пульпа,
поступающая на него сверху через
промежутки между пальцами вбли-
зи диска, отбрасывается вниз в сто-
рону, при этом через полый вал за-
сасывается воздух и смешивается с
пульпой. Статор рассекает пульпо-
воздушный поток на части и направ-
ляет их по днищу камеры к стенкам.
Турбулентные потоки гасятся в зоне
успокоителя, что обеспечивает обра-
зование спокойного пенного слоя
при интенсивном перемешивании в
донной части камеры.
Так как ротор расположен дос-
таточно высоко над дном камеры,
исключается заиливание пальцев,
что позволяет запускать машину
после .длительных остановок.
Ротор, статор и успокоитель гум-
мируются резиной или изготавли-
ваются из износостойких материа-
лов. Пальцы ротора могут заменять-
ся каждый в отдельности.
При необходимости в машину
можно подать дополнительный воз-
дух от воздуходувки, используя в ка-
честве воздушного коллектора по-
лость опорного элемента, проходя-
щего по всей длине машины.
Съем пены может быть одно-
или двусторонним и, как правило,
осуществляется самотеком. При од-
ностороннем съеме пены задняя
стенка камеры выполняется наклон-
ной. Машина собирается из прямо-
точных звеньев, устанавливаемых
каскадно (см. рис. 2.18). Пульпа по
машине движется самотеком.
Техническая характеристика ма-
шин «Вормен» приведена в табл. 2.9.
. Таблица 2.9
Техническая характеристика машин «Вормен»
Параметры Номер машины *
36 48 56 66
Размеры камеры, мм 960x960 1220x1220 1430x1430 1680x1680
Геометрическая вместимость камеры, м3 0,39 0,76 1,04 1,86
Окружная скорость ротора, м/с 9,14—12,1
Мощность электродвигателя на одну камеру, кВт 2,2 3,7 5,5 11,0
* За номер машины принята сторона камеры в дюймах.
2,1.3, Пневмомеханические фло-
тационные машины
Отличительная особенность пнев-
момеханических флотационных ма-
шин — та, что в этих машинах им-
пеллер вращается с частотой, необ-
ходимой для поддержания частиц во
взвешенном состоянии и тонкого дис-
пергирования воздуха, воздух подает-
ся в машину от воздуходувки под дав-
лением ризб = 10—30 кПа. Поступле-
ние воздуха от воздуходувки позво-
ляет по сравнению с механическими
флотационными машинами обеспе-
чить постоянный расход в машине
независимо от износа аэратора и ре-
гулировать его по фронту флотации.
Флотационная пневмомеханическая
машина ФПМ (РФ) имеет глубокие
квадратные камеры, в каждой каме-
813
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
ре расположен аэратор, состоящий
из импеллера и диспергатора.
В машинах с камерами вмести-
мостью 3,2 и 6,3 м3 (рис. 2.23, а) им-
пеллер (рис. 2.23, в) представляет со-
бой конус, на нижней стороне кото-
рого по периферии установлены
пальцы — вертикальные стержни
прямоугольного сечения. По поло-
му валу (рис.2.23, б) от воздуходув-
ки низкого давления через коллек-
тор, воздушную трубу и корпус под-
шипников воздух подается под им-
пеллер. При вращении импеллера
пульпа снизу.через зазор между
дном камеры и импеллером заса-
сывается в его полость, смешива-
ется с воздухом и выбрасывается
через промежутки между пальца-
ми импеллера, при этом воздух
диспергируется.
Диспергатор, представляющий
собой кольцо с радиальными ло-
патками, снижает турбулентность
потоков пульпы в камере, способ-
ствует более тонкому диспергиро-
ванию воздуха и обеспечивает рав-
номерное распределение воздуха в
камере.
Для уменьшения износа импеллер
и диспергатор гуммируются. Срок
службы импеллера увеличивается
благодаря периодическому измене-
нию направления его вращения.
Машина ФПМ компонуется из
прямоточных звеньев. Звенья могут
быть установлены каскадно или на
одном уровне. В последнем случае в
головных камерах прямоточных зве-
ньев устанавливается блок импел-
лера механического типа. Механи-
ческие блоки также позволяют воз-
вращать промежуточные продукты
по принятой схеме без применения
насосов. Съем пены осуществляет-
ся пеногоном.
Пневмомеханическая флотаци-
онная машина с камерой вмести-
мостью 1,6 м3 и глубиной 760 мм
имеет импеллер, представляющий
Рис. 2.23. Флотационная машина ФПМ-6,3:
а— поперечный разрез; б — блок импеллера; в— импеллер:
1 — корпус камеры; 2— лопатки успокоителя; 3— воздуховод; 4— вентиль; 5— привод импел-
лера; 6— пеногон; 7— блок импеллера; 8— импеллер; 9— диспергатор; 10— надымпеллерный
конус; 11 — полый вал; 12— обсадная труба; 13— корпус подшипников
814
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
собой диск с установленными по
периферии пальцами, и дисперга-
тор, установленный на дне камеры.
Для пневмомеханических машин
с камерами вместимостью 6,3 м3
сконструирован конический аэратор.
Аэратор представляет собой пере-
вернутый усеченный конус с отвер-
стием по нижнему сечению конуса
(рис. 2.24, б). Основанием конуса слу-
жит диск, выступающий за края ко-
нуса. На внешней поверхности ко-
нуса расположены нарифления в
виде усеченного конуса. Основани-
ями нарифления крепятся к диску
аэратора, а их концы расположены
на небольшом расстоянии от кром-
ки нижней части аэратора. На дис-
ке имеются радиальные полуцилин-
дрические выступы. Внутри конуса
проходит воздушный канал, который
соединяется с полым валом.
У вращающегося аэратора вслед-
ствие различия окружных скорос-
тей его верхней и нижней частей
центробежное действие усиливает-
ся снизу вверх, что приводит к воз-
никновению потока вдоль образу-
Рис. 2.24. Флотационная машина ФПМ-6,3
с коническим аэратором:
а— поперечный разрез; б— аэратор:
1 — корпус камеры; 2— импеллер; 3— полый
вал; 4— лопатки успокоителя; 5 — диск; 6—
нарифления; 7 — радиальные полуцилиндри-
ческие выступы
ющих конуса. У основания конуса
поток делится на части и движется
к стенкам камеры, а затем по дну
камеры возвращается к аэратору.
Воздух по полому валу и воздушно-
му каналу аэратора через отверстие
в нижнем сечении конуса выходит
в камеру, смешивается с потоком
пульпы и увлекается вверх, концен-
трируясь в областях пониженного
давления за нарифлениями. Возни-
кающие на границе воздушных по-
лостей с пульпой вихри обеспечи-
вают диспергирование воздуха.
Пульповоздушная смесь при сходе
с диска аэратора выбрасывается в
камеру. Расход подаваемого в каме-
ру воздуха может изменяться в ши-
роких пределах (от 0,6 до 1,2 м3/мин
на 1 м3 вместимости камеры).
В пневмомеханической флотаци-
онной машине с камерой вмести-
мостью 12,5 м3 (рис. 2.25, а) уста-
новлен лопаточный импеллер
(рис. 2.25, б), представляющий собой
ступицу, связанную восемью ради-
альными лопастями с.диском, в
нижней части которого имеется ко-
нический раструб. Сверху на ступи-
це закреплен конус, обеспечиваю-
щий раздельный подвод верхнего и
нижнего потоков пульпы. Импеллер
крепится на полом валу, над импел-
лером размещен диспергатор-диск
с 24-мя радиальными лопатками.
Диспергатор крепится к циркуля-
ционной воронке, которая в свою
очередь закреплена на центральной
трубе. При вращении импеллера че-
рез нижний раструб засасывается
пульпа, которая вместе с воздухом,
поступающим по полому валу, идет
через окна между радиальными ло-
пастями в зону лопаток, где воздух
диспергируется. Затем пульповоз-
815
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
(рис. 2.26, б) представляет собой сту-
пицу с диском, на котором распо-
ложены лопасти сложной конфи-
гурации.
В трубе статора имеется коль-
цевой канал, в который по воздуш-
ной трубе подается воздух от воз-
духодувки низкого давления. При
вращении импеллера пульпа через
питающий патрубок трубы статора
засасывается в полость импеллера,
где перемешивается с воздухом, по-
ступающим через кольцевой канал
и выбрасывается в камеру. Благо-
даря лопастям импеллера сложной
конфигурации, обеспечивается тон-
кое диспергирование воздуха и его
равномерное распределение в ка-
мере. Импеллер и надымпеллерный
диск гуммируются. Машина компо-
нуется из прямоточных звеньев. В
начале каждого звена устанавлива-
ется блок механического типа.
Техническая характеристика фло-
тационных пневмомеханических ма-
шину приведена в табл. 2.10.
Рис. 2.25. Флотационная машина ФПМ-12,5:
а — поперечный разрез; б — импеллер:
1 — корпус камеры; 2— блок импеллера; 3—
привод импеллера; 4— вентиль; 5 — воздухо-
вод; 6— пекогон; 7 — крыльчатка; 8— конус
душная смесь смешивается с верх-
ним потоком пульпы, поступающим
через циркуляционную воронку, и
выбрасывается в камеру через про-
межутки между лопатками диспер-
гатора, который снижает турбулен-
тность потоков пульпы в камере,
способствует тонкому диспергиро-
ванию воздуха и обеспечивает рав-
номерное распределение воздуха в
камере. Импеллер и диспергатор гум-
мируются.
Флотационная машина ФПМ-3,2Т
с турбоцентробежным импеллером
(РФ). Она имеет несколько глубо-
ких квадратных камер. В каждой ка-
мере расположен аэратор, состоя-
щий из импеллера и надымпеллер-
ного диска (рис. 2.26, а). Импеллер
Рис. 2.26. Флотационная машина ФПМ-3,2 Т:
а— блок импеллера: б— импеллер:
7 — импеллер: 2— статор: 3— труба статора;
4— корпус подшипников; 5 — воздушный пат-
рубок; 6 — диск; 7 — лопатки сложной кон-
фигурации
816
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 2.10
Техническая характеристика отечественных флотационных
пневмомеханических машин
Параметры ФПМ-3,2 ФПМ-6,3 ФПМ-12,5 ФПМ-3.2Т ФПМ-1,6
Размеры камеры, мм 1600x1750 2200x2200 2600x2600 1600x1750 1500x1600
Глубина камеры, мм 1200 1300 1800 1200 760
Вместимость камеры, м* 3,26 6,3 12,5 3,2 1,6
Диаметр импеллера, мм 600 (750) 750 900 600 680
Расход воздуха, м3/мин: на 1 камеру на 1 м3 камеры ДоЗ 1 До 5 0,8 До Ю 0,8 Нс менее 1,4 Нс менее 0,44 До 2 До 1,25
Избыточное давление воздуха, кПа 13—15 15—18 25 13 12
Мощность электродви- гателя на одну камеру, кВт 7,5 (10) 22 45 5,5 5,5
Флотационная машина «Аджи-
тейр» (США) состоит из камер
квадратного или прямоугольного се-
чения, в которых установлены паль-
цевый импеллер и радиальный ус-
покоитель (рис. 2.27). Для уменьше-
ния износа импеллер и успокоитель
гуммируются.
Машины «Аджитейр» выпуска-
ются с одно- и двусторонним съе-
мом пены, осуществляемым само-
теком. Выход пенного продукта per
гулируется накладными планками.
Чтобы повысить качество пенно-
го продукта в контрольной фло-
тации, осуществляют противоток
пены. Для этого в последних ка-
мерах удаляются межкамерные
перегородки. Увеличением расхо-
да воздуха в последних камерах, а
также соответствующей установке
накладных планок достигается
движение пены в направлении,
противоположном потоку пульпы.
Техническая характеристика фло-
тационных машин «Аджитейр» при-
ведена в табл. 2.11.
Рис. 2.27. Флотационная машина «Аджи-
тейр»: .
1 — импеллер; 2 — радиальный успокоитель;
3 — корпус камеры; 4— накладные планки;
5— съемная межкамерная перегородка; 6— по-
лый вал; 7 — корпус подшипников; 8 — воз-
душный коллектор
817
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Таблица 2.11
Техническая характеристика флотационных машин «Аджитейр»
Номер машины * Размер камеры, мм Глубина камеры, мм • Вместимость камеры, м3 Число импеллеров в камере Мощность *2 электродвига- теля, кВт Расход поступа- ющего воздуха на 1 камеру, м3/мин Мощность, затрачивае- мая на подачу воздуха в 1 камеру, кВт
24x10 610x610 686 0,28 1 3,7 *3 0,42 0,14
36x22,5 914x914 762 0,64 1 5,5 *3 1,0 0,28
48x32 1219x1219 610 0,9 4 — 1,7 0,55
48x40 1219x1219 762 1.1 1 11,1 *3
48x50 1219x1219 1016 1,4 1 —
60x60 1524x1524 762 1,7 1 14,7 *3 2,83 1,0
60x100 1524x1524 1219 2,83 1 14,7 *3
78x150 1981x1981 1219 4,25 1 18,4 *3 4,25 1,47
78x200 1981x1981 1422 5,66 1 18,4 *3
96x200 2438x2438 1016 5,66 4 2x11,1 *J — —
90Ах300 3048x2286 1372 8.5 1 22,1 — —
120x300 3048x3048 914 8,5 4 2x11,1 *3 11,3 3,7
120Ах400 3048x3048 1372 11,3 1 29,4 8,5 2,94
120x400 3048x3048 1219 11,3 4 2x14,7 *3 3,7
120Ах500 3048x3048 1626 14,2 1 29,4 2,94
144x650 3658x3658 1372 18,4 4 2x18,4 *3 — —
120Ах1000 6096x3048 1626 28,3 2 — ' — 3,7
Первая цифра в номере машины показывает ширину камеры в дюймах, вторая — вмес-
тимость камеры в кубических футах Буква А показывает наличие одного импеллера в камере.
*2 По данным фирмы «Галигер», потребляемая мощность составляет 80 % установочной
(установочная мощность электродвигателя определяется нагрузкой в момент пуска машины).
*3 На два импеллера.
Флотационная прямоточная ма-
шина «Денвер D-R» стала выпускать-
ся фирмой «Денвер» для интенсив-
ного ведения основной и конт-
рольной флотации.
В отличие от машины «Денвер
Суб-А» в машине «Денвер D-R»
пульпа поступает на лопатки им-
пеллера из средней по высоте зоны
камеры через конический стакан,
который крепится к статору (рис.
2.28). Воздух подводится к лопаткам
импеллера от воздуходувки через
центральную трубу, заканчивающу-
юся криволинейным раструбом.
Пульпа смешивается с воздухом не-
посредственно при входе на лопат-
ки импеллера — это особенность ма-
шины «Денвер D-R». Пульповоздуш-
ная смесь выбрасывается между ра-
диальными лопатками статора в ка-
меру, где возникают восходящие
потоки пульпы. Сочетание коничес-
кого стакана с лопастным, откры-
тым сверху импеллером, обеспечи-
ло в машине «Денвер D-R» прину-
дительную циркуляцию значитель-
ных объемов пульпы и позволило
создать камеры большой вместимо-
сти, имеющие глубину 1980 мм.
Повышенная циркуляция пуль-
пы через импеллер позволила дис-
818
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.28. Блок импеллера флотационной
машины «Денвер D-R»;
/ — импеллер; 2 — статор; 3 — обсадная тру-
ба; 4 — корпус подшипников; 5 — вентиль;
6 — циркуляционный’конус; 7 — диффузор
Рис. 2.29. Импеллер флотационной маши-
ны «Денвер D-R»
пергировать в камерах вместимостью
8,5 и 14,2 м3 11,3 м3/мин воздуха, что
составляет соответственно 1,3 и
0,8 м3/мин на 1 м3 вместимости ка-
меры. В свою очередь эффективное
диспергирование воздуха способству-
ет его равномерному распределению
по камере, включая ее нижнюю
часть.
Восходящие потоки обеспечива-
ют хорошее перемешивание, предот-
вращая расслоение частиц по высо-
те, и помогают подъему частиц и пу-
зырьков до верхнего среза коничес-
кого стакана. Расстояние от верхне-
го среза стакана до поверхности
пульпы одинаково для камер малой
и большой вместимости, и минера-
лизованные пузырьки вне зоны цир-
куляции, даже в больших камерах
должны пройти относительно корот-
кий путь (около 0,5 м), чтобы дос-
тичь пенного слоя.
Новая организация циркуляции
пульпы в камере позволила заметно
снизить окружную скорость импел-
лера в машине «Денвер D-R» по срав-
нению с машиной «Денвер Суб-А».
Чтобы увеличить перемешива-
ние пульпы в нижней камере, в пос-
ледние годы фирма изменила кон-
струкцию импеллера. Импеллер но-
вой конструкции (рис. 2.29) пред-
ставляет собой диск с вырезами
между лопатками. При вращении
такого импеллера пульпа со дна ка-
меры через вырезы поступает в по-
лость импеллера, отбрасывается к
стенкам камеры, а затем по дну ка-
меры возвращается на импеллер.
Таким образом, наряду с циркуля-
цией пульпы через конический ста-
кан в машинах последних конструк-
ций имеется также донная цирку-
ляция. При этом при донной цир-
819
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.30. Флотационная машина «Сала»:
а — камера типа «S»; б — то же, «Т»; в — статор:
1 — импеллер; 2 — статор; 3— вал; 4— центральная труба; 5 — корпус подшипников; 6, 7,9—
соответственно нижняя, средняя и верхняя части камеры; 8 — приемное отверстие второй каме-
ры; 10— отверстие в стенке камеры; 11 — загрузочная коробка; 12— пеногон; 13 — воздушный
коллектор; 14 — глухая перегородка; 15 — карман; 16 — шибер; 17 — разгрузочное отверстие
куляции пульпы уменьшается цир-
куляционный поток через стакан.
Машина «Денвер D-R» состоит
из отдельных звеньев, устанавлива-
емых каскадно (см. рис. 2.18), что
обеспечивает движение пульпы че-
рез машину самотеком.
Технические характеристики ма-
шин «Денвер D-R» приведены в табл.
2.6.
Флотационная машина «Сала»
(Швеция) состоит из прямоточных
камер двух типов — «S» и «Т». Ка-
мера типа «S» имеет квадратное се-
820
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
чение (рис. 2.30, а) и применяется
в тех случаях, когда требуется обес-
печить высокую производитель-
ность. Глубина камеры вместимос-
тью 3,2 м3 составляет 1100 мм.
Камера типа «Т» применяется тог-
да, когда требуется получить высо-
кое извлечение и хорошую селекцию
при обогащении труднообогатимых
руд. Эта камера.имеет сложную фор-
му (рис. 2.30, б). Нижняя и средняя
части представляют собой комбина-
цию двух усеченных конусов, а верх-
няя — неправильный параллелепи-
пед. При такой конструкции камеры
мертвое пространство в ней не об-
разуется. В камере типа «Т» глуби-
ной около 1890 мм и вместимос-
тью 3,85 м3 создается противоточное
направление движения пульпы и воз-
душных пузырьков. Пульпа входит в
камеру в верхней части, а разгружа-
ется у дна, ниже импеллера. Сужение
на конус к дну камеры предотвраща-
ет осаждение песков.
Аэратор машины состоит из им-
пеллера и статора. Импеллер пред-
ставляет собой диск, на верхней сто-
роне которого расположены лопат-
ки. На нижней стороне диска име-
ются ребра. В диске по краям пе-
ред каждой лопаткой сделаны фи-
гурные вырезы, через которые пуль-
па поступает в полость импеллера.
Окружная скорость импеллера со-
ставляет в камере «S» вместимос-
тью 3,2 м3 — 7,9 м/с, в камере вмес-
тимостью 3,85 м3 — 7,5 м/с.
Над импеллером установлен ста-
тор — диск с клиновидными ради-
альными лопатками (рис. 2.30, в). Ста-
тор крепится к центральной трубе.
Импеллер и статор гуммируются из-
носостойкой резиной, но могут быть
изготовлены из сплава «Нихард». Воз-
дух подается в камеру от воздуходув-
ки через коллектор и по централь-
ной трубе поступает в полость им-
пеллера. Там он смешивается с пуль-
пой, и образованная пульповоздуш-
ная смесь между лопатками статора
выбрасывается в камеру. Минерали-
зованные пузырьки поднимаются в
пену, а пульпа по дну камеры воз-
вращается на импеллер.
Импеллер, статор, вал импелле-
ра, центральная труба и корпус под-
шипников вала собраны в единый
блок (рис. 2.30), обозначаемый ин-
дексом «А». Для камер типа «S» на
одну опорную раму установлено сра-
зу два блока. Рама крепится к камере.
При необходимости агрегат с двумя
блоками сразу заменяется новым. В
камерах типа «Т» одновременно мож-
но заменить только один блок.
Пенный продукт удаляется пено-
гоном. Промпродукгы подаются с по-
мощью специальных насосов. Маши-
ны «Сала» собираются из двухкамер-
ных секций. Если секции состоят из
камер типа «S», на одном уровне мо-
жет быть установлено 3—4 секции
(6—8 камер). Эти секции образуют зве-
но. Звенья устанавливаются каскадно.
Секции, состоящие из камер типа
«Т», вследствие того, что отверстие,
через которое пульпа поступает в
первую камеру секции, находится в
верхней части камеры, не могут быть
расположены на одном уровне и ус-
танавливаются каскадно. В этих сек-
циях пульпа перетекает из первой
камеры во вторую через отверстие,
которое находится в нижней части
камеры, но выше импеллера.
В начале машины устанавливает-
ся приемный карман, а в конце —
разгрузочный карман. Звенья, состо-
ящие из камер типа «S», и секции,
821
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
состоящие из камер типа «Т», со-
единяются между собой с помощью
промежуточных карманов. Промежу-
точные и разгрузочные карманы
снабжены шибером для регулиро-
вания уровня пульпы.
Камеры в секциях машины
«Сала» компонуются так, что пен-
ный продукт разгружается на одну
сторону — тип «L» (двойная дли-
на) или на две стороны — тип «W»
(двойная ширина). На рис. 2.31 по-
казана схема компоновки для камер
типа «Т». В операциях основной и
контрольной флотации обычно ус-
танавливаются секции типа «\¥», а
в перечистных — типа «L». Техни-
Рис. 2.31. Схемы установки флотационной
машины «Сала»:
а — тип 2£, б — тип 2 И7
ческая характеристика машин
«Сала» приведена в табл. 2.12.
Флотационная машина ОК-16 вы-
пускается фирмой «Оутокумпу Ой»
(Финляндия). Машина состоит из
прямоточных камер квадратного се-
чения (рис. 2.32, а). В каждой камере
имеется аэратор, включающий ротор
и круговой радиальный статор (рис.
2.32, б). Ротор представляет собой
диск, к которому снизу симметрич-
но по кругу крепятся десять элемен-
тов V-образной формы. Каждый эле-
мент имеет две радиальные лопатки
сложного профиля. Лопатки соседних
элементов параллельны и между
ними имеются щели, из которых воз-
дух, подаваемый через полый вал,
выходит в камеру. При вращении ро-
тора пульпа со дна камеры засасыва-
ется вверх в полость между радиаль-
ными лопастями и выходит в верх-
ней части ротора. Точки выхода пуль-
пы и воздуха из полости ротора че-
редуются попеременно по кругу, т.е.
осуществляется раздельный выход
пульпы и воздуха с лопаток ротора.
Таблица 2.12.
Техническая характеристика флотационных машин «Сала»
Параметры AS-1L AS2-3L; AS2-3W AS2-6L; AS2 6W AS2-11L; AS2-11W AS2-16L, AS2-16W AS4-13 AT2-0.4L; АТ2 0,4W AT2-1L; AT2-1W AT2-3L; АТ2 3W AT2-8L; AT2-8W
Вместимость маши- ны, м3 1,2 2,8 6,4 11,2 15,8 12,8 0,4 1,2 2,7 7,7
Средний расход воз- духа на машину, м3/мин 1,6 2,6 4,4 — — 8 0,5 1 2 4
Избыточное давле- ние воздуха, кПа 10 14 17 17 21 21 7,5 10 14 21
Мощность электро- двигателя, кВт 4 7,5—11 22 — — 37 2,2 4 7,5—11 15—22
Примечания: 1) I конструкцией аэрато ная вместимость кам ляет собой две сдвое омер машины, например, AS2-1L обозначает: А—тип блока, определяемый ра (см рис. 2.30), S — тип камеры; 2 — число камер в секции, 1 — суммар- ер в секции; L — компоновка камер в секции. 2) Машина AS4-13 представ- нныс по ширине секции AS2-6L и имеет четыре блока.
822
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.32. Флотационная машина ОК-16:
а — поперечный разрез; б — ротор и статор:
I — корпус камеры; 2 — пенный желоб; 3 — воздуховод; 4 — привод импеллера; 5 — площадка
обслуживания; 6 — блок импеллера; 7 — статор; 8 — импеллер
Конструкция ротора рассчитана та-
ким образом, что воздух выходит из
полости ротора на всем расстоянии,
равном двум третям высоты ротора
от его верхнего края, а не только в
наименее погруженной части ротора.
Возрастание гидростатического дав-
ления с увеличением расстояния от
верхнего края ротора компенсирует-
ся уменьшением давления, создава-
емого центробежной силой вращаю-
щейся жидкости в пространстве меж-
ду ротором и статором. На выходе из
ротора пульпа и воздух смешивают-
ся, и образованная пульповоздушная
смесь выбрасывается между лопатка-
ми статора в камеру. Пузырьки под-
нимаются в пену, а пульпа по дну
камеры возвращается на импеллер,
создавая циркуляционный поток.
Конструкция ротора обеспечи-
вает диспергирование до 15 м3/мин
воздуха на камеру и позволяет за-
пускать машину после остановок без
выпуска пульпы, из камеры. Ротор и
статор гуммируются износостойкой
резиной. Съем пены — двусторон-
ний, но возможна и односторон-
няя разгрузка. Камера сверху закры-
та площадками для обслуживания.
Машина ОК-16 компонуется из
двух и четырехкамерных секций, ус-
танавливаемых каскадно.
Техническая характеристика
флотационной машины ОК-16 при-
ведена в табл. 2.13.
Таблица 2.13
Техническая характеристика
флотационной машины ОК-16
Размеры камеры, мм 2800x2800
Глубина камеры, мм: общая до пенного слоя 2300 1500—2200 (обычно 2100)
Вместимость камеры, mj 16
Размеры импеллера, мм: диаметр высота 760 460
Окружная скорость враще- ния импеллера, м/с 6—6,4
Расход диспергируемого воздуха, м’/мин 15
Давление воздуха, кПа 20
Мощность двигателя на камеру, кВт - 45
823
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.33. Импеллер флотационной маши-
ны «BCS»:
1 — нижний диск; 2 — отверстия в диске /;
3— пальцы; 4— верхний диск; 5 — пустоте-
лый патрубок; 6— отверстия в патрубке
Флотационная машина BCS раз-
работана фирмой «Минемет». Им-
пеллер машины BCS (рис. 2.33) со-
стоит из двух дисков, соединенных
между собой стержнями и пустоте-
лым патрубком. Стержни располо-
жены по поверхности двух проти-
воположно направленных конусов,
находящихся на одной оси.
Воздух под давлением 20 кПа че-
рез полый вал подается в патрубок
и выходит через отверстие в пат-
рубке в полость импеллера. При вра-
щении импеллера через отверстия
в нижнем диске на импеллер по-
ступает пульпа, которая перемеши-
вается с воздухом и выбрасывается
в камеру через промежутки между
стержнями. Машина компонуется из
прямоточных звеньев, устанавлива-
емых каскадно.
Техническая характеристика фло-
тационных машин BCS приведена
в табл. 2.14.
Флотационные машины «IZ»
(Польша) имеют несколько квадрат-
ных камер. В каждой камере распо-
ложен аэратор, состоящий из импел-
лера и диспергатора. У машин с ка-
мерой вместимостью до 6 м3 при-
меняется пальцевый импеллер и ло-
паточный диспергатор, установлен-
ный на днище камеры.
Для машины с камерой объемом
13 м3 (рис. 2.34, а) был разработан но-
вый импеллер, представляющий со-
бой диск с цилиндрическим кольцом,
на котором расположены с наруж-
ной стороны лопатки (рис. 2.34, б).
Таблица 2; 14
Техническая характеристика флотационных машин BCS
Параметры Номер машины *
850 1050 1350 -1650 *2
Размеры камеры, мм 850x850 1050x1050 1350x1350 1650x1650
Глубина камеры, мм — 1050 1050 1050
Вместимость камеры, м3 0,65 М 1,8 2,8
Диаметр ротора, мм *3 — 440 500 600
Окружная скорость рото- ра, м/с — 7.8—9,5 6—9,4 5,1—7,9
Расход воздуха на каме- ру, м3/мин 0,58—1 1—1,5 2,5—4 4,1—5
Мощность электродвига- теля на две камеры, кВт • 4,5 7,5 14 18,5
* Соответствует стороне камеры в миллиметрах.
*2 В настоящее время разработана и испытывается машина сечением 1650х 1650 мм, глуби-
ной 1500 мм, вместимостью 4 м3 и диаметром ротора 700 мм.
*3 Дан по наибольшему (верхнему) диску.
824
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.34. Флотационная машина «IZ-13»: , , , •
а— поперечный разрез; б — импеллер:
1 — импеллер; 2— диспергатор; 3— корпус камеры; 4 — пеноотбойник; 5— привод импеллера;
6— воздуховод; 7 — вентиль; 8 — псногон; 9 — лопатки успокоителя; 10 — цилиндр; 11 —
отверстия в цилиндре; 12— лопатки; 13— диск
Между лопатками в цилиндре име-
ются отверстия. Диспергатор состо-
ит из диска с отверстием под им-
пеллер и радиальных лопаток и ус-
танавливается на расстоянии от
днища камеры. При вращении им-
пеллера пульпа через центральное
отверстие в диске диспергатора за-
сасывается вверх лопатками импел-
лера, где смешивается с воздухом,
поступающим по полому валу в по-
лость импеллера и затем через от-
верстия в цилиндрическом кольце,
и образовавшаяся пульповоздуш-
ная смесь выбрасывается между
лопатками диспергатора в камеру.
Импеллер и диспергатор гуммиру-
ются.
Машина компонуется из прямо-
точных звеньев, устанавливаемых
каскадно. Съем пены одно- или дву-
сторонний и осуществляется само-
теком или пеногоном.
Техническая характеристика ма-
шин «IZ» приведена в табл. 2.15.
Таблица 2.15
Техническая характеристика флота-
ционных машин «IZ»
Параметры IZ-1 IZ-3 1Z-5 IZ-12
Глубина камеры, мм 780 1050 1650 1750
Вместимость каме- ры, м3 1.1 2,5 6 13
Расход воздуха на камеру, м3/мин 1,2 2 5 10
Максимальный по- ток пульпы, м’/мин 2,5 4,5 8 15
Мощность электро- двигателя, кВт 5,5 7,5 15 22 или 30
У машины «Дави-2» (Чехия)
аэратор (рис. 2.35) состоит из паль-
цевого импеллера и диспергатора.
Пальцевый импеллер в отличие от
машин других конструкций установ-
лен пальцами вверх. Диспергатор,
представляющий собой диск с ра-'
825
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.35. Блок импеллера и успокоитель
флотационной машины «Дави-2»:
1 — колпак; 2— импеллер; 3— радиальный
успокоитель, 4 — обсадная труба; 5 — корпус
подшипников; 6 — патрубок для подачи сжа-
того воздуха
диальными лопатками, установлен
на дне камеры. Центральная труба
заканчивается внизу раструбом. Воз-
дух от воздуходувки подается в цен-
тральную трубу и через щель между
диском импеллера и раструбом про-
ходит в полость лопаток импеллера
у их основания. Пульпа при враще-
нии импеллера поступает на лопат-
ки сверху, смешивается с воздухом,
и пульповоздушная смесь выбрасы-
вается между лопатками дисперга-
тора в камеру.
2.1.4. Пневматические флотаци-
онные машины
В пневматических флотационных
машинах пульпа перемешивается
подводимым воздухом; съем пены
— двусторонний и часто осуществ-
ляется самотеком.
Флотационная машина с непод-
вижным пористым днищем «Кел-
лоу» (рис. 2.36) — простейшая кон-
струкция флотационной машины.
Ванна машины имеет ширину 600—
900 мм, глубину от 450 до 1000 мм и
длину до 18 м. Дно ванны может быть
горизонтальным или наклонным. На
Рис. 2.36. Флотационная машина «Келлоу»:
1 — чугунные коробки, закрытые пористым
материалом; 2 — ванна; 3 — приемный кар-
ман; 4 — воздушный коллектор, 5— гибкий
шланг; 6 — разгрузочный карман
дно машины укладываются чугун-
ные коробки длиной 900 мм и ши-
риной 600—900 мм, на которые на-
тягивается трех-четырехслойная
ткань или перфорированная рези-
на из чистого каучука толщиной
0,2—0,25 мм (30 отверстий диамет-
ром 0,25 мм на 1 см2). В качестве
пористого материала используется
также бетон или керамика.
К чугунным коробкам с помощью
гибких шлангов от коллектора подво-
дится воздух. Расход воздуха регули-
руется для машины в целом и для
каждой коробки и составляет 2—4
м3/мин на 1 м2 днища, избыточное
давление — 5—7,5 кПа для новых
резиновых покрышек и 10 кПа для
тканевых.
Простота конструкции, отсут-
ствие движущихся частей, высокая
производительность и низкий рас-
826
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ход энергии — достоинства машин
с неподвижным пористым днищем.
К недостаткам этих машин относят-
ся: быстрое забивание пор (особен-
но при использовании в качестве
флотационного реагента извести);
необходимость выпуска пульпы
даже при кратковременных останов-
ках машин; трудности при перера-
ботке грубозернистого материала.
Флотационная машина «Мак-Ин-
тош» представляет собой V-образ-
ную ванну с одним (рис. 2.37) или
двумя роторами, вращающимися у
дна/ Размер ванн изменяется от
250x1200 до 1200x9000 мм. В первом
случае в машине устанавливается
один ротор диаметром 100 мм, во вто-
ром — два ротора диаметром 225 мм.
Глубина ванны составляет 600 мм.
Ротор представляет собой перфори-
рованный цилиндр, покрытый по-
ристой тканью или перфорирован-
ной резиной и установленный на
полом валу. Для предотвращения
оседания песков под ротором на нем
установлены продольные скребки.
Воздух к ротору подводится через
полый вал с одного или двух кон-
цов. Расход воздуха составляет 9—
— 18 м3/мин на 1 м длины ванны,
избыточное давление при резино-
вом покрытии 13 кПа, при ткане-
вом 20—23 кПа. Ротор вращается с
частотой 15—20 мин1.
Рис. 2.37. Флотационная машина «Мак-
Интош»:
1 — ротор; 2 — полый вал; 3 — скребки на
роторе; 4 — ванна; 5 — воздушный коллектор
Рис. 2.38. Флотационная машина «Саусвес-
терн»:
1 — перегородки, образующие центральный от-
сек; 2 — ванна; 3 — пенные борта; 4 — клапа-
ны; 5— колпак; 6 — отбойник; 7 — вертикаль-
ные продольные перегородки; 8 — отверстия
в перегородках 7; 9 — воздушный коллектор;
10 — трубки для подачи воздуха; 11 — вентиль
Флотационная аэролифтная маши-
на «Саусвестерн» — одна , из наибо-
лее распространенных конструкций
мелких аэролифтных машин (рис. 2.38).
Машина имеет V-образную ванну с
горизонтальным днищем, в которой
две наклонные перегородки образу-
ют центральный отсек. На небольшом
расстоянии от наклонных перегоро-
док расположены вертикальные пе-
регородки, которые также проходят
вдоль всей машины. Над вертикаль-
ными перегородками установлен кол-
пак с клапанами.
В центральном отсеке вдоль ма-
шины на расстоянии 100—150 мм
одна от другой устанавливаются труб-
ки диаметром 12—26 мм, отходящие
827
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
от воздушного коллектора. Расстоя-
ние от конца трубок до дна ванны
составляет 150 мм. Воздух по трубкам
подается в центральный отсек и по-
нижает в нем плотность пульпы по
сравнению с боковыми отсеками. В
результате разности гидростатическо-
го давления пульпа из боковых отсе-
ков поступает в центральный отсек,
смешивается с воздухом и выбрасы-
вается выше уровня пульпы в боко-
вых отсеках. Отбойник над наклон-
ными перегородками направляет
пульпу вниз, и она попадает между
вертикальными и наклонными пере-
городками. Уровень пульпы в этой
зоне по сравнению с боковыми отсе-
ками понижен и при падении пуль-
пы происходит дополнительное дис-
пергирование воздуха. Основная часть
захваченного воздуха при этом выхо-
дит в атмосферу через клапаны и
лишь небольшая часть его (5—10 %)
в виде мелких пузырьков поступает
вместе с пульпой через отверстия в
вертикальных перегородках и под
ними в боковые отсеки. Минерали-
зованные пузырьки поднимаются
вверх и образуют на поверхности бо-
ковых отсеков пену, удаляемую само-
теком. Пульпа поступает в машину из
приемного кармана, а разгружается
через хвостовой карман, снабженный
шибером для регулирования уровня
пульпы. Глубина машины 0,9 м, рас-
ход воздуха составляет 8—10 м3/мин
на 1 м длины ванны при избыточ-
ном давлении 12—15 кПа.
Преимущества мелких аэролифт-
ных машин по сравнению с импел-
лерными машинами — простота кон-
струкции, отсутствие движущихся де-
талей, низкие расходы на ремонт.
Недостатки мелких аэролифтных
машин — забивание воздухопрово-
828
дящих трубок песками при отклю-
чении воздуха, недостаточно интен-
сивное перемешивание, низкий ко-
эффициент использования воздуха.
Аэролифтные машины более чув-
ствительны к колебаниям плотнос-
ти пульпы и гранулометрического
состава руды, чем импеллерные ма-
шины. При изменении плотности
пульпы изменяется сопротивление
движению воздуха на выходе из тру-
бок, а, следовательно, и расход воз-
духа, определяющий интенсивность
перемешивания и аэрации пульпы.
Глубокая аэролифтная машина
отличается от мелкой машины глу-
биной ванны, которая в испытанных
конструкциях достигала 3,5 м. Уве-
личение глубины ванны улучшает
аэрацию пульпы и повышает интен-
сивность перемешивания. Глубокие
аэролифтные машины, по сравнению
с мелкими, имеют более высокую
производительность на1 единицу
площади. Расход воздуха с увеличе-
нием глубины снижается и состав-
ляет 5—8 м3/мин на 1 м длины ван-
ны. Однако необходимое избыточное
давление воздуха в связи с большей
глубиной увеличивается и составля-
ет 25—40 кПа. С увеличением глуби-
ны ванны возрастает также забивае-
мость воздухопроводящих трубок в
момент отключения воздуха. Поэто-
му в глубоких машинах большинства
конструкций на концы воздухопро-
водящих трубок надеваются резино-
вые наконечники, выполняющие
роль обратных клапанов.
Глубокая аэролифтная машина
АФМ-2,5 разработана в РФ и отли-
чается от машин других конструк-
ций двухсторонним щелевым под-
водом воздуха (рис. 2.39). Щелевые
аэраторы представляют собой пус-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов .
А-А
Рис. 2.39. Флотационная машина АФМ-2,5:.
1 — щелевые аэраторы; 2 — ванна: 3 — аэро-
лифтная камера; 4 — накладные планки; 5 —
воздушные патрубки; 6— вентиль; 7— воз-
душный коллектор; 8 — направляющие щиты
для воздуха; 9— шибер; 10 — разгрузочный
карман; 11 — приемный карман
ент использования воздуха по срав-
нению с мелкими аэролифтными ма-
шинами увеличен с 5—10 до 25%.
Машина компонуется из. отдель-
ных секций длиной 3 м. Глубина ван-
ны 2 м, ширина 2,5 м. Расход возду-
ха составляет 5—7 м3/мин на 1 м ма-
шины при избыточном давлении
25— 30 кПа. Съем пены осуществ-
ляется самотеком. Выход пенного
продукта регулируется накладными
планками. Пульпа поступает в ма-
шину через приемный карман и раз-
гружается через хвостовой карман,
снабженный шибером регулирова-
ния уровня пульпы в ванне.
Промышленные испытания ма-
шины АФМ-2,5 и машины «Саусвес-
терн» на старой Кафанской фабри-
ке, перерабатывающей медно-пирит-
ную руду, показали экономические
преимущества машины АФМ-2,5.
Показатели работ машин приве-
дены в табл. 2.16.
Таблица 2.16
Показатели работы глубоких
и мелких аэролифтных машин при
обогащении медно-пиритной руды
(основная медная флотация)
тотелые металлические коробки, за-
канчивающиеся сбоку щелевидным
клапаном, образованным стенкой
коробки и резиновой накладкой.
Аэраторы подводят воздух к цент-
ральному отсеку (аэролифтной ка-
мере) равномерно по всей длине
машины и позволяют регулировать
подачу воздуха. Транспортный воз-
дух выходит через отверстия в сис-
теме направляющих щитов.
Аэролифт машины АФМ-2,5 име-
ет высокую производительность и
обеспечивает интенсивное перемеши-
вание и аэрацию пульпы. Коэффици-
Параметры Глубокая машина АФМ-2,5 Мелкая машина «Саус- вестерн
Производительность по руде, т/суг 1300 1300
Извлечение меди, % 90 90
Вместимость машины, м3 на 1 т перерабатыва- емой руды в сутки 0,0208 0,0302
Занимаемая площадь, м2 60 290
Расход: электроэнергии, кВт-ч/т сжатого воздуха, м3/мин 2,5 55 ' 4,7 500-
Избыточное давление воздуха, кПа 30 12
829
Глава 2 Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.40. Флотационная машина «Апатит-30»:
а — поперечный разрез; б — пневмогидравлический аэратор:
1 — воздушный коллектор, 2 — водяной коллектор; 3 — пневмогидравлический аэратор; 4 —
ванна; 5 — пеногон; 6 — пеноотбойник; 7 — корпус; 8— воздухораспределитель, 9— отверстие
Флотационная машина «Апатит»
(ФП 2,5 А) сконструирована в СССР
(рис. 2.40, а). Машина состоит из ка-
мер, имеющих почти прямоугольное
сечение. В каждой камере на рассто-
янии 100 мм выше днища перпенди-
кулярно к продольной оси машины
смонтированы три пневмогидравли-
ческих аэратора (рис. 2.40, б); рассто-
яние между аэраторами — 650 мм.
Аэратор состоит из двух концент-
рически расположенных труб. Во внут-
реннюю трубу под избыточным дав-
лением 400—500 кПа поступает воз-
дух, а во внешнюю под таким же дав-
лением — вода. Внутренняя труба име-
ет отверстия, через которые воздух вы-
ходит во внешнюю трубу, где смеши-
вается с водой. Образованная водовоз-
душная смесь продавливается в пуль-
пу через сопла, расположенные вдоль
аэратора по обеим его сторонам.
Вместимость камеры равна 6 м3,
расход воздуха 0,7 м3/мин, расход
воды — 0,017—0,02 м3/мин на 1 м3
вместимости машины. Разбавление
пульпы водой, подаваемой в аэрато-
ры — недостаток машины «Апатит».
Машина компонуется из камер,
разделенных снизу вверх перегород-
ками высотой соответственно 350 и
250 мм. Перегородки уменьшают вред-
ное влияние продольного перемеши-
вания. Число камер в машине не пре-
вышает восьми. Съем пены двусторон-
ний и осуществляется пеногонами.
Для направления пены к сливному
порогу в машине имеется пеногон.
Флотационные машины чанового
типа разработаны в СССР (рис. 2.41).
Камера машины имеет верхнюю ци-
линдрическую и нижнюю коничес-
кую части. В камере расположены
два аэратора — основной и вспомо-
гательный. Основной аэратор пред-
ставляет собой металлический кар-
кас с закрепленными на нем пер-
форированными трубками из элас-
томера. Он устанавливается в месте
стыка цилиндрической и коничес-
кой частей камеры. Вспомогатель-
ный аэратор имеет коническую
форму и состоит из металлическо-
го каркаса с закрепленными на нем
резиновыми кольцами. Он устанав-
ливается в конической части каме-
ры и предназначается для пуска
машины под нагрузкой, за счет по-
дачи в него сжатого воздуха в пери-
од запуска.
830
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.41. Флотационная пневматическая
машина чанового типа:
1 — корпус; 2 — ввод питания; 3— разгрузка;
4, 5 — аэраторы основной и вспомогательный;
6 — желоб; 7 — люк для осмотра машины;
8 — пеноотбойник
Пульпа подается в машину в верх-
ней части камеры через централь-
ную трубу и по периферии. Пульпа
движется навстречу пузырькам, об-
разованным при пропускании воз-
духа через основной аэратор. Пен-
ный продукт разгружается самоте-
ком в кольцевой желоб, камерный
продукт — через карман с шибером
или шланговый затвор.
Машина может эффективно ра-
ботать при значительно большем
времени пребывания пульпы в ка-
мере, чем прямоточные импеллер-
ные машины.
Технические характеристики ча-
новых флотационных машин при-
ведены в табл. 2.17.
2,1.5. Флотационные машины
для крупнозернистой флотации
Для обогащения крупновкрап-
ленных руд в СССР разработаны
флотационная машина с кипящим
Таблица 2.17
Технические характеристики
чановых флотационных машин
Показатели ФП-10 ФП-40
Производите^ ьность по потоку питания, м3/мин 5 10
Геометрическая вмес- тимость камеры, м3 10 40
Диаметр камеры, м 2 3,4
Глубина камеры, м 5,2 5,2
Избыточное давление воздуха на входе в кол- лектор, кПа 150 150
ФП-80 ФП-100
Производительность по потоку питания, м3/мин 15 20
Геометрическая вмес- тимость камеры, м3 80 100
Диаметр камеры, м 3,4 3,4
Глубина камеры, м 11 • 13
Избыточное давление воздуха на входе в кол- лектор, кПа 170 180
слоем и пневматическая флотаци-
онная машина пенной сепарации.
Флотационная машина с кипящим
слоем ФКМ-63 (рис. 2.42) создана на
основе машины «Механобр». В каме-
ре на расстоянии 450—550 мм от дна
установлена решетка с живым се-
чением, равным 15—20 %, и отвер-
стиями 6—8 мм. На передней стен-
ке камеры смонтирован желоб, из
которого через щель в'шпицкасте-
не и питающий патрубок пульпа
поступает на импеллер. Решетка де-
лит камеру на нижнее и верхнее
отделения. Образованная в нижнем
отделении пульповоздушная смесь
продавливается через, отверстия в
решетке в верхнее отделение. Бла-
годаря малой площади живого се-
чения, турбулентные потоки гасят-
ся, и пульпа равномерно распреде-
ляется по всему сечению камеры.
831
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.42. Флотационная машина с кипя-
щим слоем ФКМ-63:
1 — импеллер; 2 — статор; 3 — успокоитель-
ные лопатки; 4 — решетка; 5 — камера; 6 —
пенный порог; 7 — желоб; 8 — циркуляцион-
ная труба
При этом возникают восходящие по-
токи пульпы, в которых частицы ми-
нералов взвешиваются с образовани-
ем кипящего слоя. Пузырьки мине-
рализуются при их прохождении че-
рез кипящий слой в восходящих по-
токах пульпы в условиях понижен-
ной турбулентности, что повышает
крупность флотируемых частиц.
Исходная пульпа поступает на
решетку или на пенный слой. В пос-
леднем случае в машине использу-
ется принцип пенной сепарации. В
зоне подачи пульпы на пенный слой
циклонными аэраторами за счет па-
дения струй маточного раствора со-
здается повышенная аэрация, что ин-
тенсифицирует флотацию.
Машины ФКМ прямоточные и
компонуются из двухкамерных сек-
ций. Они установлены на фабриках,
перерабатывающих калийные соли
и серные руды.
Флотационная машина пенной се-
парации (рис. 2.43) представляет со-
бой пирамидальную камеру, в верхней
части которой установлено два ряда
перфорированных трубчатых резино-
Рис. 2.43. Флотационная машина пенной
сепарации ФПС-16:
а — принципиальная схема; б — общий вид:
1 — камера; 2 — резиновые аэраторы; 3— за-
грузочное устройство; 4 — наклонные деки;
5— сопла, 6 — пенный порог; 7— желоба; 8—
шланговый затвор
вых аэраторов. Расстояние между аэра-
торами составляет 18—20 мм. Число
перфораций в трубках — до 50 на
1 см3. Избыточное давление воздуха в
аэраторах равно 20 кПа, расход воз-
духа на камеру — до 2 м3/мин.
Загрузочное устройство машины
состоит из нескольких наклонных дек,
равномерно распределяющих пульпу
832
Часть IX. Основное оборудование для
по всей длине машины, и делителя
Джонса, обеспечивающего деление
пульпы на правую и левую стороны.
. Пульпа поступает на пенный
слой, создаваемый с помощью аэра-
торов. Гидрофобные частицы час-
тично остаются в пенном слое, час-
тично вместе с пульпой проходят
сквозь пену и флотируются из объе-
ма пульпы. Несфлотированные час-
тицы опускаются в нижнюю часть
камеры и выгружаются через шлан-
говый затвор.
В настоящее время серийно вы-
пускается двухкамерная машина
пенной сепарации ФПС-16 длиной
4740 мм.
Машина пенной сепарации внед-
рена на обогатительных фабриках,
перерабатывающих калийные соли,
марганцевые руды и алмазные пески.
Производительность одной камеры
машины ФПС-16 на разных рудах
изменяется в пределах 25—50 т/ч, при
этом крупность флотируемых час-
тиц (сильвина) доходит до 3 мм. Со-
держание твердого в питании ма-
шины составляет 40—70 %.
Машина ФПС-16 устанавливает-
ся каскадно или требует примене-
ния насосов.
Многокамерная машина пенной се-
парации ФП-16 (рис. 2.44). В машине
ФП-16 используются такие же аэра-
торы, как в машине ФПС-16. Пуль-
па через загрузочно-распределитель-
ное устройство поступает в маши-
ну и по наклонным декам растека-
ется по всей длине первой камеры.
В центре камеры расположен аэро-
лифтный отсек. Пульпа попадает в
зону действия аэролифта, который
выбрасывает ее на пенный слой. Не-
сфлотированные частицы по на-
клонным декам переходят в следу-
Рис. 2.44. Флотационная машина пенной
сепарации ФП-16
ющую камеру, распределяются по
всей длине камеры и опять пода-
ются на пенный слой. Машина ком-
понуется из двухкамерных секций.
Вместимость камеры — 2,5 м3; га-
баритные размеры секции: длина
2450, ширина 2000, высота 3500 мм;
производительность — до 3 м3/мин.
2.2. Оборудование для магнитной
сепарации
2.2.1. Общие сведения
Процессы магнитной сепара-
ции, основанные на различии маг-
нитных свойств разделяемых ком-
понентов, находят широкое при-
менение для обогащения руд чер-
ных, редких и цветных металлов,
регенерации сильномагнитных утя-
желителей, удаления железистых
примесей из кварцевых песков, аб-
разивов, керамического сырья,
флюсов, ванадийсодержащих шла-
ков и других материалов, а также
пищевых продуктов.
Основными объектами магнит-
ной сепарации являются магнети-
товые, титаномагнетитовые, магне-
тито-гематитовые, окисленные же-
лезные, сидеритовые, хромитовые,
а также марганцевые руды.
833
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
В настоящее время разделение
материалов по магнитным свой-
ствам осуществляется главным об-
разом в постоянном магнитном поле.
Наряду с магнитными свойствами
разделяемых частиц на показатели
сепарации оказывают влияние их
плотность, крупность и форма, а так-
же конструктивные особенности
магнитного сепаратора. На разделе-
ние в магнитном поле существенно
влияет магнитная флокуляция силь-
номагнитных частиц.
В практике магнитной сепара-
ции применяют следующую класси-
фикацию минералов по их магнит-
ным свойствам:
1. Сильномагнитные минералы, из-
влекаемые на магнитных сепарато-
рах с относительно слабым магнит-
ным полем напряженностью до
120 кА/м. Эти минералы имеют удель-
ную магнитную восприимчивость ве-
щества % > 4 • 10’5 м3/кг. К ним отно-
сятся магнетит (искусственный и ес-
тественный), маггемит (у= Fe2O3), ти-
таномагнетит, франклинит и пирро-
тин. Встречаются, однако, и слабомаг-
нитные разновидности пирротина.
2. Слабомагнитные минералы, из-
влекаемые на магнитных сепарато-
рах с сильным полем напряженно-
стью 800—1500 кА/м и выше. Эта
группа включает минералы с удель-
ной магнитной восприимчивостью
X = (750 — 10) • 10~8 м3/кг: окислы,
гидроокислы и карбонаты железа и
марганца, ильменит, вольфрамит,
гранат, биотит и др. Нижний пре-
дел удельной магнитной восприим-
чивости минералов, извлекаемых на
сепараторах с сильным полем, име-
ет тенденцию к понижению по мере
совершенствования конструкций
магнитных сепараторов.
834
3. Немагнитные минералы, не из-
влекаемые при магнитном обогаще-
нии, удельная магнитная восприим-
чивость х которых меньше 10~7 м3/кг.
К ним относятся: кварц, кальцит,
касситерит, апатит и др.
В табл. 2.18 приведены значения
удельной магнитной восприимчиво-
сти слабомагнитных железных и мар-
ганцевых минералов, а в табл. 2.19 —
прочих слабомагнитных и немаг-
нитных минералов.
Таблица 2.18
Удельная магнитная
восприимчивость марганцевых
и железных минералов
Минерал Содержание в чистом минерале Мп или Fe, % Удельная магнит ная восприимчи- вость х» 10“8 м3/кг
Пиролюзит (МпО2) 63,1 125—25
Манганит (Мп2Оз-Н2О) 62,5 190—45
Гаусманит (Мп3О4) 72,0 Около 70
Вернадит (MnC2 тН2О) £52,1 150—45
Землистые разности псиломелана (иМгъОз MnO mHjO) £49,6 65
Псиломелан плотный (лМп2Оз-МпОтнН2О) £49,5 90
Браунит (Мп20з) 69,6 150—45
Псиломелан неплотный («Мп2О3-МпО тН2О) £49,6 120
Родохрозит (МпСОз) и манганокальцит £42,0 175
Мартит (Ге20з) 70,0 880—250
Мартит с большой при- месью гематита 70,0 Около 440
Железная слюдка (спе- кулярит) (ГегОз) 70,0 365—325
Гематит (Fc2O3) 70,0 380—60
Сидерит (FcCOO 48,2 190—45
Бурый железняк (лРе2ОзЯ1Н2О) До 60,0 315—30
Гетит (FeO-OH) 62,9 Около 30
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 2.19
Удельная магнитная восприимчивость % различных слабомагнитных
и немагнитных минералов, 10~8 м3/кг
Минерал Немагнитные Слабомагнитныс
От—1 до+10 От 11 до 35 От 36 до 60 От 61 до 85 От 86 до 450
Авгит
Антимонит -
Амфибол
Апатит
Арагонит
Арсенопирит
Барит * •
Берилл —
Биотит
Борнит -• •
Вольфрамит
Геденбергит
I ипсрстен
Гипс
Глауконит
Гранат
Гюбнерит
Дистсн
Доломит
Известняк
Ильменит
Кальцит
Касситерит
Кварц I -
Корунд
Кубанит
Лейкоксен —
Магнезит ,1
Малахит <
Монацит
Ортоклаз
Пирит
Пироксен
Полевой шпат
Роговая обманка
Рутил »
Свинцовый блеск
Ставролит
Сфалерит
Сфен
Тальк
Турмалин <
Халькопирит
Хлорит . —
835
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.19
Минерал Немагнитные Сл абомагн итн ые
От—1 до+10 От 11 до 35 От 36 до 60 От 61 до 85 От 86 до 450
Циркон
Шпинель
Эгирин —
Эпидот
Процесс магнитной сепарации
или магнитного обогащения приме-
нительно к рудным материалам вклю-
чает несколько стадий. Как пример,
ниже показано несколько технологи-
ческих схем магнитного обогащения
различных рудных материалов.
Руда перед магнитным обогаще-
нием подвергается дроблению и из-
мельчению. Выбор других подгото-
вительных операций определяется
характеристикой руды и условиями
процесса обогащения. К этим опе-
рациям относятся: грохочение, обес-
пыливание, обесшламливание, на-
магничивание и размагничивание,
сушка и обжиг руды.
Схема магнитного обогащения
скарновой магнетитовой руды с не-
равномерной вкрапленностью руд-
ных и нерудных минералов показа-
на на рис. 2.45.
Сухое обогащение производится в
один прием или в два приема с пе-
речисткой немагнитного продукта
I приема. При сухом обогащении
обычно выделяют отвальные хвос-
ты и промпродукт, направляемый на
измельчение и последующее мокрое
магнитное обогащение.
Мокрое магнитное обогащение
обычно производится в три стадии,
каждая из которых включает от од-
ного до трех приемов В I стадии
руда подвергается обогащению в
один-два приема для выделения
отвальных хвостов и промпродукта,
Руда
—25(40)+О мм
I
Сухая магнитная сепарация
(1—2 приема) I
/ п Сухие
(стадия хвосты
измельчения
----------1
Мокрая магнитная сепарация
J (! стадия, 1—2 приема) Хвосты
И стадия
измельчения
Мокрая магнитная сепарация
(И стадия, 1 прием)
Классификация
J | Слив
Обесшламливание
Слив
Мокрая магнитная сепарация
| (Ш стадия, 2-3 приема) |
Концентрат на Общие
обезвоживание мокрые
и окускование хвосты
Рис. 2.45. Схема магнитного обогащения
скарновой магнетитовой руды
направляемого в измельчение II ста-
дии. Во II стадии обогащение про-
изводится, как правило, в один при-
ем и включается в замкнутый цикл
II стадии измельчения, что позво-
ляет выделять хвосты по мере рас-
крытия минералов пустой породы.
В III стадии обогащение произ-
водится в два-три приема с пере-
836
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
чисткой магнитного продукта во II
и III приемах. В этой стадии выде-
ляют концентрат, направляемый на
обезвоживание, промпродукт, возвра-
щаемый во II стадию измельчения,
и отвальные хвосты..
На рис. 2.46 показана схема мок-
рого магнитного обогащения тонко-
вкрапленных железистых кварцитов.
Особенностью этой схемы является
увеличение количества стадий из-
мельчения до трех-четырех и маг-
нитного обогащения — до пяти.
При обогащении магнетитовых
руд широко используются размаг-
ничивание, намагничивание и обес-
шламливапие мелко- и .тонкоиз-
мельченных продуктов.
Титаномагнетитовые руды при
малом содержании ильменита и,
особенно при весьма тонкой его
вкрапленности, не позволяющей ме-
ханическими методами обогащения
выделить титановый концентрат,
обогащаются как магнетитовые. При
значительном содержании двуокиси
титана (10—12 % и выше) и вкрап-
ленности ильменита, позволяющей
выделить титановый концентрат,
руды обогащаются по комбиниро-
ванным схемам, включающим маг-
нитное обогащение в слабом поле
для выделения магнетитового кон-
центрата, в который наряду с же-
лезом уходит связанный с ним ва-
надий, и флотацию — для выделе-
ния ильменитового концентрата. На
рис. 2.47 показана схема магнитного
обогащения титаномагнетитовой
руды месторождения Отанмяки
(Финляндия). В этой схеме для до-
водки железованадиевого концент-
Руда —25+0 мм
/ стадия
измельчения
I
Классификация
IV стадия хЦ Слив |
измельчениях) Обесшла*
// стадия
измельчения
/// стадия
измельчения
Классификация
| . | Слив
.) Магнитная сепарация
J I (I стадия, 1—3 приема)
. Хвосты
Классификация
I Слив —J
\ . Обесшламливание
Магнитная
сепарация
(IV стадия,
1 прием)
Хвосты
Обесшлам-
ливание
Слив
Магнитная сепарация
(V стадия, 2—3 приема)
Магнитная сепарация
I (И стадия, 1 прием)
Хвосты
Слив
Магнитная сепарация
(III стадия, 1—3 приема)
Хвосты
Хвосты
Обесшламливание
Слив^
Концентрат
на фильтрование
и окускование
Рис. 2.46. Схема мокрого магнитного обогащения тонковкрапленных железистых квар-
цитов
Общие
хвосты
837
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Руда —25( 15)+0 мм
Руда —25+0 мм
(2 приема)
/ стадия
измельчения
I /
Сухая магнитная сепарация
—1
Отвальные
хвосты
// стадия
измельчения
Классификация
Слив
И стадия
измельчения
Мокрая магнитная сепарация
(5—6 приемов)
Магнитный
продукт
Сгущение и
фильтрование
/ стадия
измельчения
Классификация
Магнитная
сепарация
Классификация
(дуговой
_, грохот)
+0,8 мм —0,8 мм
Магнитная
сепарация
| Слив
Магнитная
сепарация
(2—3
приема)
Пром-
продукт
Немагнитный
продукт
Слив
Сушка
Сухая магнитная сепарация
(2—4 приема)
Железо-
ванадиевый
концентрат
Рис. 2.47. Схема магнитного обогащения
титаномагнетитовой руды
(3 приема)
Классификация
-Г Слив L
Концентрат на Немагнитный Отвальные
обезвоживание Г,Р°йукт на хвосты
гравитацию
Не флотацию
Рис. 2.48. Схема мокрого магнитного обо-
гащения мелковкрапленной магнетито-
гематитовой руды
рата применяется сухое магнитное
обогащение на быстроходных бара-
банных сепараторах. Особенностью
схемы обогащения является также
наличие многократных (до 5) пере-
чисток магнитного продукта для
максимально возможного удаления
ильменита в немагнитный продукт,
направляемый на флотацию.
На рис. 2.48 показана схема обо-
гащения мелковкрапленной магне-
тито-гематитовой руды. Примерно
по такой схеме осуществляется маг-
нитное обогащение руды Оленегор-
ского месторождения. При мокром
магнитном обогащении, осуществ-
ляемом на барабанных магнитных
сепараторах, выделяется магнетито-
вый концентрат, а немагнитный
продукт направляется на гравита-
ционное обогащение.
При крупной вкрапленности
рудных и нерудных минералов маг-
нетито-гематитовые и магнетито-
мартитовые руды обогащаются с
применением сухого и мокрого маг-
нитного обогащения. При этом вы-
деляется высококачественный маг-
нетитовый концентрат, а немагнит-
ные продукты направляются на гра-
витационное обогащение.
На рис. 2.49 показана схема маг-
нито-гравитационного обогащения
838
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Руда —100+0 мм
/ стадия
дробления
. Грохочение
Г------------------
Сухая магнитная сепарация
Рудоразборка
И стадия
дробления
I
Хвосты
(порода)
Грохочение
т т т
Раздельно каждый класс
I
Сухая магнитная сепарация
Мокрая магнитная сепарация
Немагнитный
продукт
I
Магнитный
продукт
Магнетитовый
концентрат
Отсадка
Гематитовый
концентрат
Концентрация
на винтовых
сепараторах
Грохочение
+1 мм —1 ММ
Концентрация
на столах
Магнетито-гематитовый Отвальные Концентрат
концентрат (60—62% Fe) хвосты (71% Fe)
Рис. 2.49. Схема магнитогравитационного обогащения крупновкрапленной магнетито-
гематитовой руды
крупновкрапленной магнетито-ге-
матитовой руды.
Для слабомагиитных руд магнит-
ное обогащение применяют, как
правило, в сочетании с другими обо-
гатительными процессами — гра-
витационным, электрическим обо-
гащением, флотацией (например,
при обогащении марганцевых руд
и руд редких металлов) и лишь в
ограниченных случаях в качестве
основного процесса (для некоторых
железных руд).
Схема магнитного обогащения
мелких классов марганцевой руды
показана на рис. 2.50. Мокрое маг-
нитное обогащение этих классов
обычно проводят в два приема с пе-
речисткой немагнитного продукта
I приема обогащения. Обогащение
осуществляют на валковых электро-
магнитных сепараторах ЭРМ-1,
ЭРМ-2, ЭРМ-3 и ЭРМ-4.
Мелкие классы
мытой руды
| Зернистые
Отсадка шламы
Сорт А или 1
/ сорт Магнитная сепарация
(1—2 приема)
Отвальные
На отсадку хвосты
Рис. 2.50. Схема магнитного обогащения
мелких классов марганцевой руды
839
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Черновой концентрат гравитации
Сушка
Магнитная сепарация
Электрическая сепарация
Провод-1 Непровод-
ники I ники
Магнитная сепарация
| (в слабом поле)
Хромитовый
концентрат Магнитная сепарация
Магнитная Немагнитная
фракция фракция
Ильменитовый
концентрат
Электрическая сепарация
Провод- I Непровод-
ники | ники
Рутиловый
концентрат
г--------------------------
Немагнитная Магнитная
фракция фракция
Электрическая сепарация
Провод-
ники
Непровод-
ники
Магнитная сепарация
Немагнитная
фракция
Цирконовый
концентрат
Магнитная
фракция
Ильменитовый
концентрат
Ставролитовый
концентрат
Тяжелая
фракция
Сушка
Гравитация
Легкая
фракция
Сушка
Электрическая
сепарация
Электрическая
сепарация
Провод-
ники
Непроводники
Провод-
ники
Магнитная сепарация
Магнитная
фракция
Хвосты (ставролит, турмалин)
Хвосты
(кварц)
Немагнитная
фракция
Дистенсиллиманито-
вый концентрат
Рис. 2.51. Схема доводки черновых гравитационных концентратов при обогащении тита-
но-циркониевых песков
При доводке гравитационных
концентратов руд редких металлов
магнитное обогащение на сепара-
торах с сильным полем применя-
ется в сочетании с электрическим
обогащением.
На рис. 2.51 показана схема до-
водки черновых гравитационных
концентратов при обогащении ти-
тано-циркониевых песков.
Доводка концентратов руд ред-
ких металлов ранее производилась
на сепараторах МС-2.
В последние годы применяют
более производительные быстро-
ходные валковые сепараторы с
нижним питанием 229-СЭ, 233-СЭ,
ЭРС-6.
2.2.2. Основные типы магнитных
и электромагнитных сепараторов
При магнитной сепарации при-
меняют оборудование различных ти-
пов — магнитные и электромагнит-
ные сепараторы, желёзоотделители,
анализаторы, дешламаторы, намаг-
ничивающие и размагничивающие
аппараты.
В табл. 2.20 приводится класси-
фикация сепараторов по ГОСТ
10512-93.
Различные типы и исполнения
сепараторов обозначены в ГОСТ
10512—93 следующим образом: 1-я бук-
ва — Э — электромагнитные, П — с
постоянными магнитами; 2-я и 3-я
буквы — БМ — барабанные для мок-
рой сепарации, БС — барабанные для
840
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.52. Электромагнитный барабанный сепаратор 171-СЭ:
1 — барабан; 2 — электромагнитная система; 3— электровибрационный питатель; 4 — рама с
кожухом
барабанных сепараторов для сухого
обогащения.
Электромагнитный барабанный се-
паратор с верхним питанием 171-СЭ
(рис. 2.52) предназначен для обога-
щения крупнокусковой магнетито-
вой руды. Сепаратор 171-СЭ имеет
электромагнитную систему с полю-
сами в виде стальных секторов, по-
лярность которых чередуется вдоль
оси барабана. Между секторами рас-
положены катушки обмотки с ох-
лаждающими элементами. Охлажде-
ние водяное.
Руда с содержанием влаги не бо-
лее 4—5 %'поступает в приемную
коробку, откуда вибрационным пи-
тателем подается на барабан рав-
номерным слоем. Магнитные час-
сухой сепарации, ВМ — валковые
для мокрой сепарации, ВС — валко-
вые для сухой сепарации;
последующие буквы — П — с
противоточной ванной, ПП — с по-
лупротивоточной ванной, ПЦ — с
противоточной циркуляционной
ванной, ППЦЗ
4 — с полупротивоточной цир-
куляционной ванной, Ц — работа-
ющий в центробежном режиме (вы-
сокая скорость вращения барабана),
В — верхняя подача питания в ра-
бочую зону.
Магнитные и электромагнитные
сепараторы со слабым полем для
сухого обогащения
В таблице 2.21 приведена техни-
ческая характеристика магнитных
841
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Классификация сепараторов по ГОСТ 10512—93
Параметры ЭВМ 80/170 ЭБМ-80/250 ПБМ-90/250 ПБМ-П-90/250 ПБМ-ПП-90/250 ПБМ-ПЦ-90/250 ПБМ-ППЦ-90/250 ПБМ-90/300 ПБМ-П-90/300 ПБМ-ПП-90/300 ПБМ-120/300 ПБМ-П-120/300 ПБМ-ПП-120/300 ПБМ-ПЦ-120/300 ПБМ-ППЦ-120/300 ПБМ-150/400 ПБМ-П-150/400 ПБМ-ПП-150/400 ПБМ-ПЦ-15 0/400 ПБМ-ППЦ-150/400
Диаметр рабочей части барабана или валка, мм 800 900 1200 1500
Длина барабана (включая реборды) или рабочая дли- на валка, мм 1700 2500 3000 4000
Число барабанов или вал- ков 1
Напряженность магнитно- го поля1 в рабочей зоне на поверхности барабана или на выступе валка, кА/М, нс менее 150 105 1252 105 1252 —
Номинальная мощность электроприводов бараба- нов или валков, кВт, не более 3,0 4,0 5,5 7,5 '
Габаритные размеры, мм не более: длина (вдоль оси бара- бана или валка) ширина высота 3100 21 23 3900 00 00 3100 2000 2200 — 4000 2700 2700 —
Масса (без пускорегули- рующей аппаратуры и блоков питания водой), кг не более 51003 75003 4000 — 7400 -
Уровень звука LdlA, дБ, не более 80 70 70 — 75
1 Напряженность магнитного поля указана для перечистных барабанов, для основных бара 2 Напряженность указана для магнитных систем из магнитных материалов с энергией не 3 Включает массу трансформаторного масла, заполняющего барабан. 4 Напряженность магнитного поля указана для сепаратора без разгрузочных щелей в полюсных
тицы притягиваются к поверхнос-
ти барабана вблизи полюсов элек-
тромагнитной системы, выносят-
ся в область ослабленного магнит-
ного поля в нижней части бараба-
на, где происходит их разгрузка. Не-
магнитные частицы отделяются от
поверхности барабана в верхней его
части и попадают в хвостовой от-
сек.
Сепараторы 171-СЭ обычно
применяют на фабриках сравни-
тельно невысокой производитель-
ности.
842
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 2.20
ПБС-63/50 ПБСЦ-63/50 ПБС-63/100 ПБСЦ-63/100 ПБС-63/200 ПБСЦ-63/200 4ПБС-63/200 ПБС-90/200 ПБСЦ-90/200 ЭБС-80/170 2ЭВМ-30/100 4ЭВМ-30/100 2ЭВМ-38/250 4ЭВМ-38/250 8ЭВС-16/100 8ЭВС-В-16/100 ЭВС-28/9 ЭВС-36/50 2ЭВС-36/100 4ЭВС-36/100
630 900 800 300 380 160 280 360
500 1000 2000 2000 1700 1000 . 2500 1000 90 500 1000
1 4 1 2 ‘ 4 2 ’ 4 8 1 1 2 4
85 100 но2 100 190 1200 1250 1350 1400 1350 1 » 1350 14004
3,6 5,5 — 8,2 — 6 6 9 15 33 24 2,2 7,5 15 16
1200 1600 — 3000 — 3500 3000 5300 5300 3600 850 2100 2700 2600
2300 2000 2400 2000 3000 2800 — 3000 2500 1900 1800 2200 2400 2600 2600 2900 3000 2500 3500 1500 1850 1600 1850 2300 2000 2300 2400
1200 2000 — 10500 — 8000J 7000 12000 20000 37500 20000 1100 4000 8800 13000
85 ’ — 85 — , 85 - ' - 80 85
банов на 30 % ниже, ниже 28 Тл-кА/М.
конечниках, с разгрузочными щелями — на 10 % ниже.
Электромагнитный барабанный се-
паратор с верхним питанием 168-СЭ
(рис. 2.53) предназначен для обога-
щения крупнокусковой магнетито-
вой руды. Сепаратор 168-СЭ имеет
два параллельно работающих верх-
них барабана и один нижний, на
котором производится перечистка
немагнитного продукта, выделяе-
мого на верхних барабанах.
Повышенная напряженность
поля нижнего барабана обеспечи-
вается большим числом ампер-вит-
ков обмотки и наличием охлажда-
843
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
• Таблица 2.21
Техническая характеристика магнитных барабанных сепараторов
для сухого обогащения
Параметры 171-СЭ 168 СЭ 189-СЭ 206-СЭ 251-СЭ ПБСЦ-63/200 ЭБС-80/170
Размер барабана, мм: диаметр длина 900 1000 900 1000 600 2000 600 500 630 1000 630 2000 800 1700
Число барабанов 1 3 4 1 1 1 1
Крупность обогащае- мой руды, мм, не бо- лее 50 50 50 3 3 3 15
Напряженность поля на поверхности бара- банов, кА/М: верхних нижних 110—120 55—64 110—120 80—88 110—120 100 100 100 191
Частота вращения ба- рабанов, мин- : верхних нижних 25 43 25 49—102 31—49 40—300 40—300 40—300 34
Мощность возбужде- ния поля, кВт 5,5 8,3 — — — ' 6,4
Производительность, т/ч 60 140 400 До 20 До 50 До 100 До 100
Номинальная мощность привода и питателя, кВт 1,1 3,6 7,6 3,0 4,5 7,5 3,0
Габаритные размеры сепаратора, мм: длина ширина высота 2280 2440 2795 2290 2830 4550 2710 2900 2720 880 1260 2700 1475 2070 2750 2510 2200 2750 3090 2515 2030
Масса, т 4,7 12,5 10,0 0,6 1,5 2,9 7,5
ющих элементов, через которые чистка немагнитного продукта, вы- пропускается вода. деляемого на верхних барабанах. По принципу работы сепаратор По принципу работы сепаратор 168-СЭ аналогичен сепаратору 171-СЭ. 189-СЭ аналогичен сепараторам Магнитный барабанный сепара- 171-СЭ и 168-СЭ. тор 189-СЭ (по ГОСТу — 4ПБС-63/ Верхние барабаны сепаратора 200) с верхним питанием (рис. 2.54) имеют пятиполюсные, а нижние — предназначен для обогащения круп- трехполюсные магнитные системы нокусковой магнетитовой руды. из сплава ЮН 13ДК24, полярность ко- В сепараторе 189-СЭ на двух ниж- торых чередуется по периметру ба- них барабанах производится пере- рабана, что обеспечивает магнитное 844
Часть IX Основное оборудование дчя переработки твердых отходов
Питание
продукт продукт нитный продукт
продукт
Рис. 2.53. Электромагнитный барабанный
сепаратор 168-СЭ:
1 — барабаны; 2 — электромагнитные систе-
мы; 3 — электровибрационный питатель; 4 —
рама с кожухом
перемешивание руды. Вместо встро-
енного в сепаратор 168-СЭ вибра-
ционного питателя в сепараторе 189-
СЭ имеется лишь приемная короб-
ка с распределителем руды на оба
барабана. Распределитель (металли-
ческая площадка, закрепленная на
валу и поворачиваемая приводным
механизмом) обеспечивает подачу
руды поочередно на левый и пра-
вый барабаны. Высокая производи-
тельность сепаратора 189-СЭ (400—
500 т/ч на руде крупностью —50 +0
мм) позволяет сопрягать его с дро-
билками среднего дробления и по-
давать руду в распределитель сепа-
ратора из бункера ленточным кон-
вейером или вибропитателем. Верх-
ние барабаны сепаратора 189-СЭ
Рис. 2.54. Магнитный барабанный сепара-
тор 189-СЭ:
1 — барабаны; 2 — пятиполюсные магнитные
системы, 3 — трехполюсные магнитные сис-
темы; 4 — рама с кожухом; 5 — приемная ко-
робка с распределителем питания; 6 — редук-
торы привода
имеют привод, позволяющий сту-
пенчато регулировать частоту их вра-
щения в пределах 50—100 мин-1 и,
таким образом, изменять качество
и выход магнитных продуктов. Час-
тота вращения нижних барабанов из-
меняется в пределах 30—50 мин-1.
Магнитный барабанный сепаратор
206-СЭ (по ГОСТу - ПБСЦ-63/50)
(рис. 2.55) предназначен для обога-
щения мелкозернистой магнетитовой
руды, получения высококачествен-
ных железных порошков и обезже-
лезнения различных материалов.
Сепаратор 206-СЭ имеет много-
полюсную магнитную систему с по-
люсами из сплава ЮН13ДК24. Шаг
полюсов системы равен 50 мм, час-
тота вращения барабана достигает
300 мин-1. Частота магнитного поля
при этом равна 90 Гц.
Сепаратор 206-СЭ при тихоход-
ном режиме работы весьма эффек-
845
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Питание
Магнитный Немагнитный
продукт продукт
Рис. 2.55. Магнитный барабанный сепара-
тор 206-СЭ:
1 — бункер; 2 —• вибрационный питатель;
3 — магнитная система, 4 — барабан; 5 —
патрубок для отсоса пыли; 6 — скребок; 7 —
кожух с приемниками продуктов сепарации;
8 — рама
тивен для удаления окалины из
флюсов, обогащения ванадийсодер-
жащих шлаков, очистки окалины от
немагнитных примесей, обезжелез-
нения слабомагнитных руд перед их
обогащением на сепараторах с силь-
ным полем для сухого обогащения.
Электромагнитный барабанный
сепаратор ЭБС-80/170 (рис. 2.56)
разработанный Гипромашуглеобо-
гащением и Уралмеханобром, пред-
назначен для обогащения мелкой
магнетитовой руды крупностью ме-
нее 15 мм. Сепаратор имеет сектор-
ную электромагнитную систему.
Руда поступает на электромагнит-
ный вибрационный питатель и транс-
портируется по нему, ссыпаясь с трех
последовательно расположенных сту-
пеней. Магнитные частицы при этом
притягиваются к барабану, направле-
ние вращения которого противопо-
ложно движению руды по вибролот-
ку, и разгружаются после прохожде-
ния верхней точки барабана.
Немагнитные частицы разгружа-
ются с питателя в соответствующий
приемник. Многократное свободное
падение и встряхивание частиц виб-
ропитателем обеспечивают более
полное извлечение магнитной
фракции и ее высокую чистоту.
За рубежом выпускаются анало-
гичные барабанные сепараторы двух
типов — «Лаурила» и «Мертселл». В
сепараторе «Лаурила» вращаются и
барабан, и магнитная система, а кон-
центрат разгружается при помощи
индукционной стальной щетки. Бе-
гущее магнитное поле в этом сепа-
раторе, создаваемое вращением маг-
нитной системы и барабана навстре-
чу друг другу, более эффективно, чем
бегущее поле, создаваемое вращени-
ем только одного барабана. Сепара-
тор «Лаурила» сложнее, чем сепара-
торы 206-СЭ и «Мертселл»; он тре-
бует более точного изготовления
магнитной системы и устранения
вибраций, возникающих при боль-
шой скорости вращения последней.
Сепаратор «Мертселл», являю-
щийся прототипом сепаратора 206-
СЭ, выпускается фирмой «Сала»
(Швеция) в одно-, двух- и трех- ба-
рабанном исполнении с регулиру-
емой скоростью вращения бараба-
нов. Нижние барабаны служат для
перечистки продуктов обогащения,
выделенных на верхнем барабане.
846
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.56. Электромагнитный барабанный сепаратор ЭБС-80/170:
1 — барабан; 2 — электромагнитная система; 3 — вибролоток; 4 — корпус; -5 — загрузочный
бункер
Фирма «Сала» производит быс-
троходные сепараторы с барабана-
ми диаметром 600 мм (в отдельных
случаях 400 мм) различной длины
(до 2000 мм). Шаг полюсов магнит-
ной системы в зависимости от
крупности обогащаемой руды со-
ставляет 25, 45 и 64 мм.- .
Магнитные сепараторы со сла-
бым полем для мокрого обогаще-
ния
. < • * I •
Для мокрого обогащения сильно-
магнитных руд применяются бара-
банные магнитные сепараторы со сла-
бым полем с нижним питанием с
прямоточной (рис. 2.57, а), противо-
точной (рис. 2.57, б, в) и полупроти-
воточной (рис. 2.57, г) ваннами.
У прямоточных сепараторов че-
рез зону извлечения проходит весь
объем питания, тогда как у проти-
воточных и полупротивоточных —
в основном немагнитная его часть.
При низком содержании магнитной
фракции в питании, т. е. при боль-
шом выходе хвостов (>50 %), техно-
логические показатели работы се-
параторов с тремя типами ванн
близки между собой. При высоком
же содержании магнитной фракции
в питании, т. е. при малом выходе
хвостов (<30 %), технологические
показатели работы прямоточных
сепараторов значительно уступают
показателям работы противоточных
и полупротивоточных сепараторов.
Прямоточные сепараторы при-
годны для руды крупностью 6 мм и
менее, противоточные — для руды
крупностью 2 (3) мм и менее, полу-
противоточные — для руды крупно-
стью 0,3 мм и менее. Полупротиво-
точные сепараторы можно применять
и на более крупном материале — на
сливе классификаторов или гидро-
847
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
продукт
продукт
тонкозернистый
продукты
Рис. 2.57. Схемы магнитных барабанных сепараторов для мокрого обогащения со сла-
бым полем с различными типами ванн
циклонов крупностью —0,5 +0 мм
(60—70 % класса—0,074 мм). Однако
в этом случае для обеспечения их
надежной работы необходимо пол-
ностью исключить возможность по-
падания в сепаратор случайных
крупных кусков руды.
Сепараторы с различными ти-
пами ванн при прочих равных ус-
ловиях обеспечивают за один при-
ем обогащения примерно одинако-
вое качество магнитного продукта.
Для последовательного осуществле-
ния нескольких приемов обогаще-
ния с перечисткой магнитного про-
дукта необходимо учитывать удоб-
ство компоновки сепараторов с раз-
личными ваннами. Конструктивные
особенности прямоточных и полу-
противоточных сепараторов позво-
ляют компоновать их горизонталь-
но. Компоновка противоточных се-
параторов требует значительного
перепада высот (600—1000 мм) меж-
ду соседними сепараторами.
Прямоточные сепараторы при
прочих, равных условиях потребляют
мощность, меньшую в 1,5—2 раза, чем
противоточные. Полупротивоточные
сепараторы по потребляемой мощно-
сти занимают промежуточное поло-
жение. Противоточные сепараторы по
сравнению с прямоточными и полу-
противоточными имеют наибольший
износ барабана и ванны. По надежно-
сти эксплуатации прямоточные сепа-
раторы превосходят противоточные и
полупротивоточные. Полупротивоточ-
ные сепараторы весьма чувствитель-
ны к изменениям производительнос-
ти, крупности и плотности питания.
Уменьшение производительности
ниже допустимого предела, повыше-
ние крупности и плотности питания
полупротивоточного сепаратора мо-
гут привести к его забиванию.
348
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Для I стадии обогащения на раз-
грузке стержневой мельницы круп-
ностью —6 +0 мм к установке реко-
мендуются прямоточные сепараторы.
Для I стадии обогащения на разгруз-
ке стержневой мельницы крупностью
—2 +0 мм и на сливе классификато-
ра крупностью —1,0 (0,5) +0 мм пред-
почтительны прямоточные или про-
тивоточные сепараторы. При большом
выходе хвостов (>50 %) и необходи-
мости перечистки магнитного про-
дукта предпочтение следует отдавать
прямоточным сепараторам. Для ! ста-
дии обогащения на сливе классифи-
катора крупностью —0,5 +0 мм (>60—
70 %, класса — 0,074 мм) при содер-
жании твердого в питании не выше
40—50 %, значительном выходе хвос-
тов (>40 %) и необходимости пере-
чистки магнитного продукта к уста-
новке рекомендуются полупротиво-
точные сепараторы. Для II стадии обо-
гащения на разгрузке шаровой мель-
ницы (крупностью —0,5 +0 мм), ра-
ботающей в замкнутом цикле с гид-
роциклонами, рекомендуются проти-
воточные сепараторы. Для III стадии
обогащения на сливе гидроциклона
крупностью —0,3 +0 мм и менее ре-
комендуются полупротивоточные се-
параторы.
На отечественных обогатитель-
ных фабриках широко применяют
магнитные барабанные сепараторы
167-СЭ, 26-СБ, 167ПП-СЭ (с бараба-
нами диаметром 600 мм и длиной
1500 мм); ПБМ-4ПА, ПБМ-4ППА (с
барабанами диаметром 800 мм и дли-
ной 2500 мм);
209-СЭ, 209П-СЭ, 209ПП-СЭ (с
барабанами диаметром 900 мм и
длиной 2500 мм); ПБМ-П-120/300,
ПБМ-ПП-120/300 (с барабанами ди-
аметром 1200 мм и длиной 3000 мм).
Техническая характеристика
магнитных барабанных сепараторов
для мокрого обогащения приведе-
на в табл. 2.22.
Прямоточный магнитный бара-
банный сепаратор 167-СЭ (рис. 2.58)
предназначен для обогащения сли-
вов стержневой мельницы и клас-
сификаторов.
Магнитный
продукт
Рис. 2.58. Прямоточный магнитный бара-
банный сепаратор 167-СЭ:
1 — барабан; 2 — магнитная система; 3— ван-
на; 4— загрузочная коробка; 5— питающий
лоток, 6 — концентратный лоток; 7 — хвосто-
вые насадки; 8— хвостовой патрубок; 9— рама;
10 — разгрузочная коробка; 11 — брызгало
Сепаратор 167-СЭ имеет трёхпо-
люсную систему из никель-кобаль-
товых магнитов (сплав ЮН13ДК24),
укрепленных на ярме из динамной
стали. Разработана также четырех-
полюсная система из фсрритобари-
евых магнитов.
Питание по двум трубам направ-
ляется в загрузочную коробку сепа-
ратора, откуда равномерным слоем
подается на питающий лоток ван--
ны под вращающийся барабан. Маг-
нитные частицы, под воздействием
849
оо
СП
о
Таблица 2.22
Техническая характеристика магнитных барабанных сепараторов для мокрого обогащения
Параметры 167-СЭ 26-СБ 167ПП-СЭ (1233-5Д) ПБМ-4ПА ПБМ-4ППА 209-СЭ 209П-СЭ 209ПП-СЭ 209ЦП-СЭ 209ЦПП-СЭ ПБМ-П-120/300 ПБМ-ПП-120/300
Размеры барабана, мм: диаметр длина 600 1500 600 1500 600 1500 800 2500 800 2500 900 2500 900 2500 900 2500 900 2500 900 2500 1200 3000 1200 3000 -
Тип ванны Прямоточная Противоточная Полупротиво- точная Противоточная Полупротиво- точная Прямоточная Противоточная Полупротиво- точная Противоточная с циркуляцией концентрата Полупротиво- точная с цирку- ляцией концен- трата Противоточная Полупротиво- точная
Крупность обогащае- мой руды, мм —6-Ю —2,0+0 —0,2-Ю —2,0+0 —0,2+0 —6+0 —2,0+0 —0,2+0 —2,0+0 —0,2+0 4,0—0 0,2—0
Напряженность поля на поверхности бара- бана, кА/м: при системе из никель- - кобальтовых магнитов при системе из ферри- то-бариевых магнитов 80—88 95 80—88 95 80—88 95 88 95 . 88 .95 88—95 95—104 88—95 95—104 88—95 95—104 88—95 95—104 88—95 95—104 111—135 111—135
Частота вращения ба- рабана, мин-1 39 39 39 29- 29 26 . 26 26 26 26 19 19
Производительность, т/ч До 35 До 60 До 15 140—200 15—70 130—180 160—250 40—90 50—150 15—40 200—300 50—100
Номинальная мощность привода, кВт 1,1 2,2 1,1 3,0 3,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 7,5 7,5
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
со
СП
Продолжение табл 2.22
Параметры 167-СЭ 26-СБ 167ПП-СЭ (1233-5Д) ПБМ-4ПА г ПБМ-4ППА 209-СЭ 209П-СЭ 209ПП-СЭ 209ЦП-СЭ 209ЦПП-СЭ ПБМ-П-120/300 ПБМ-ПП-120/300
Габаритные размеры, мм: длина 2080 2080 2080 3320 3300 3030 3030 3030 3030 3080 3670 3760
ширина 1330 1350 1410 1510 1450 1700 1700 1720 1750 1790 2235 2235
высота 1470 1470 1470 1650 1650 1880 2090 1980 1880 2055 2370 3370
Масса, т: при системе из никель- кобальтовых магнитов 1,2 1,2 1,2 3,0 — 3,6 3,7 3,6 3,9 3,9 — -—
при системе из ферри- то-бариевых магнитов — . — — — 2,9 3,3 3,3 3,3 3,6 3,7 . .7,0 6,9
Часть IX: Основное оборудование дм переработки твердых отходов
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
магнитного поля, притягиваются к
барабану и перемещаются к краю
магнитной системы, где они отде-
ляются от барабана и самотеком по-
ступают в разгрузочную коробку. Не-
магнитные частицы вместе с основ-
ной массой воды разгружаются че-
рез хвостовые насадки и хвостовой
патрубок.
В ванне сепаратора поддержи-
вают постоянный уровень пульпы,
подбирая сечения отверстий хвос-
товых насадок в соответствии с про-
изводительностью сепаратора по
объему пульпы. Излишек пульпы с
тонкими шламами пустой породы
переливается через сливной порог
и разгружается через хвостовой пат-
рубок.
Барабан и лотки футерованы
резиной. Зазор между барабаном и пи-
тающим лотком для руды крупностью
менее 1—1,5 мм составляет 25 мм, а
для руды крупностью 1,5—6 мм —
35 мм.
Противоточный магнитный бара-
банный сепаратор 26-СБ (рис. 2.59)
предназначен для обогащения сли-
вов шаровых мельниц и классифи-
каторов.
Сепаратор имеет четырехполюс-
ную магнитную систему из литых
никель-кобальтовых магнитов
(сплав ЮН13ДК24), укрепленных на
ярме из динамной стали.
Питание по трубе поступает в
загрузочную коробку сепаратора, от-
куда двумя питающими патрубка-
ми направляется на питающий ло-
ток и под вращающийся барабан.
Магнитные частицы под действи-
ем магнитного поля притягивают-
ся к барабану и перемещаются к
краю магнитной системы, где они
отделяются от барабана и разгру-
Немагнитный
продукт
Рис. 2.59. Противоточный магнитный бара-
банный сепаратор 26-СБ:
1 — барабан; 2 — магнитная система; 3 — ван-
на; 4 — загрузочная коробка; 5 — питающие
патрубки; 6 — питающий лоток; 7 — хвосто-
вой патрубок; 8 — рама; 9 — брызгало
жаются. Немагнитные частицы вме-
сте с основной массой воды раз-
гружаются через хвостовой патру-
бок.
Зазор между барабаном и дном
ванны составляет 35—40 мм.
Полупротивоточный магнитный
барабанный сепаратор 167ПП-СЭ (рис.
2.60) предназначен для обогащения
сливов гидроциклонов, классифи-
каторов или песков дешламаторов
с содержанием более 60—70 % клас-
са — 0,074 мм.
Сепаратор имеет магнитный ба-
рабан, аналогичный по конструкции
барабану сепаратора 167-СЭ.
Питание по трубе поступает в
загрузочную коробку сепаратора, от-
куда направляется в нижнюю часть
ванны, под вращающийся барабан.
Магнитные частицы под действи-
ем магнитного поля притягивают-
ся к барабану и перемещаются к
краю магнитной системы, где они
отделяются от барабана и разгру-
жаются. Немагнитные частицы раз-
852
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Магнитный
продукт
Рис. 2.60. Полупротивоточный магнитный
барабанный сепаратор 167ПП-СЭ:
1 — барабан; 2 — магнитная система; 3 — ван-
на; 4 и 10 — соответственно загрузочная и
разгрузочная коробки; 5, 7 и 11 — брызгала;
6 — отделение промывки концентрата; 8 —
хвостовые патрубки; 9 — рама
гружаются через хвостовой порог и
хвостовой патрубок. Из брызгал по-
дается дополнительная вода для
разбавления питания, а также вода
для промывки концентрата.
Зазор между барабаном и хвос-
товым лотком составляет 40—50 мм.
Противоточный магнитный бара-
банный сепаратор ПБМ-4ПА (рис.
2.61) предназначен для обогащения
сливов классификаторов и. шаровых
мельниц.
Сепаратор ПБМ-4ПА имеет два
варианта магнитных систем — пя-
типолюсную с литыми магнитами
из сплава ЮН13ДК24 и шестиполюс-
ную с керамическими магнитами из
феррита бария.
По принципу работы сепаратор
ПБМ-4ПА аналогичен сепаратору
26-СБ.
Полупротивоточный магнитный
барабанный сепаратор ПБМ-4ППА
(рис. 2.62) предназначен для обо-
гащения сливов гидроциклонов,
классификаторов и песков дешла-
маторов, содержащих более 60 %'
класса — 0,074 мм.
Рис. 2.61. Противоточный магнитный бара-
банный сепаратор ПБМ-4ПА:
1 — барабан; 2— магнитная система; 3— ван-
на; 4 — загрузочная коробка; 5 и 10 — брызга-
ла; 6 — питающие патрубки; 7 — питающий
лоток: 8 — хвостовой патрубок; 9 — рама
Рис. 2.62. Полупротивоточный магнитный
барабанный сепаратор ПБМ-4ППА:
1 — барабан; 2— магнитная система: 3— ван-
на; 4— загрузочная коробка; 5 и 8— брызгала;
6 — хвостовой патрубок; 7— рама
853
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Сепаратор ПБМ-4ППА имеет та-
кие же магнитные системы, как и
сепаратор ПБМ-4ПА.
По принципу работы сепаратор
ПБМ-4ППА аналогичен сепаратору
167ПП-СЭ.
Прямоточный магнитный барабан-
ный сепаратор 209-СЭ (по ГОСТу —
ПБМ-90/250) (рис. 2.63) предназна-
чен для обогащения слива стержне-
вых мельниц и классификаторов.
Сепаратор 209-СЭ снабжен ше-
стиполюсными системами из ли-
тых никель-кобальтовых (сплав
ЮН13ДК24) или из феррито-бари-
евых магнитов.
По принципу работы сепаратор
209-СЭ аналогичен сепаратору
167-СЭ.
Рис. 2.63. Прямоточный магнитный бара-
банный сепаратор 209-СЭ:
/ — барабан; 2 — магнитная система; 3 — ван-
на; 4 и 12 — соответственно загрузочная и
разгрузочная коробки; 5 — распределительная
коробка; 6 — успокоитель; 7 — питающий
лоток; 8 — концентратный лоток; 9 — хвосто-
вая насадка; 10 — хвостовой патрубок; 11 —
рама; 13 — брызгало; 14 — привод
Противоточный магнитный бара-
банный сепаратор 209П-СЭ (по ГО-
СТу - ПБМ-П-90/250) (рис. 2.64)
имеет то же назначение, что и се-
паратор ПБМ-4ПА — обогащение
сливов шаровых мельниц и класси-
фикаторов.
продукт
Рис. 2.64. Противоточный магнитный бара-
банный сепаратор 209П-СЭ:
/ — барабан; 2 — магнитная система; 5— ван-
на; 4 и 11— соответственно загрузочная и раз-
грузочная коробки; 5 — распределительная
коробка; б — успокоитель; 7— питающие пат-
рубки; 8 — питающий лоток;? — хвостовая
насадка; 10— хвостовой патрубок; 12— брыз-
гало; 13 — рама; 14 — привод
Сепаратор имеет такие же маг-
нитные системы, как и сепаратор
209-СЭ.
Питание по двум трубам посту-
пает в две загрузочные коробки, из
которых подается на успокоители
и в распределительную коробку, за-
тем через питающие патрубки на-
правляется на питающий лоток под
вращающийся барабан.
854
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Магнитные частицы под дей-
ствием магнитного поля притяги-
ваются к барабану и перемещают-
ся к краю магнитной системы, где
они отделяются от барабана и са-
мотеком направляются в разгрузоч-
ную коробку. Немагнитные части-
цы разгружаются через хвостовую
щель и хвостовые насадки, а также
через сливной порог и хвостовой
патрубок.
Зазор между барабаном и дном
ванны составляет 40 мм.
Полупротивоточный магнитный
барабанный сепаратор 209ПП-СЭ
(по ГОСТу — ПБМ-ПП-90/250)
(рис. 2.65) предназначен для обо-
гащения сливов гидроциклонов,
классификаторов и песков дешла-
маторов с содержанием более 60-
Рис. 2.65. Полупротивоточный магнитный
барабанный сепаратор 209ПП-СЭ:
/ — барабан, 2— магнитная система, 3 — ван-
на; 4 и 10— соответственно загрузочная и раз-
грузочная коробки; 5 — распределительная
коробка; 6 — успокоитель; 7 — брызгало для
разбавления питания; 8 — хвостовые-патруб-
ки: 9— рама, 11 — брызгало; 12— привод
70 % класса — 0,074 мм. Сепаратор
имеет такие же магнитные систе-
мы, как и сепаратор 209-СЭ.
По принципу работы сепаратор
209ПП-СЭ аналогичен сепаратору
167ПП-СЭ.
Зазор между барабаном и хвос-
товым лотком составляет 50 мм.
Полупротивоточный магнитный
барабанный сепаратор с регулируемой
циркуляцией магнитного продукта
209ЦПП-СЭ (по ГОСТу - ПБМ-
ППЦ-90/250) (рис. 2.66) предназна-
чен для обогащения сливов гидроцик-
лонов, классификаторов и песков
дешламаторов с содержанием 60 %
и более класса — 0,074 мм.
Питание
Рис. 2.66. Полупротивоточный магнитный
барабанный сепаратор с регулируемой
циркуляцией магнитного продукта
209ЦПП-СЭ:
1 — барабан; 2— магнитная система; 3 — ван-
на, 4 и 8 — соответственно загрузочная и раз-
грузочная коробки; 5 — распределительная ко-
робка; 6 — успокоитель: 7 — приемная короб-
ка; 9— рама, 10— трубопровод, 11, 16—18 —
брызгала; 12—14 — отделения соответственно
основного обогащения, перечистки и промыв-
ки концентрата; 15 — хвостовые патрубки;
19— отсеки приемной коробки; 20 — пробки;
21 — привод
855
Гпава 2 Оборудование для физико-механических методов переработки
Сепаратор 209ЦПП-СЭ имеет та-
кие же магнитные системы, как и
сепаратор 209-СЭ.
Отличием сепаратора 209ЦПП-
СЭ от сепаратора 209ПП-СЭ являет-
ся то, что он имеет 20 патрубков, по
которым часть магнитного продук-
та возвращается в рабочую зону, в
результате чего происходит регули-
руемая внутри камерная циркуля-
ция магнитного продукта.
Питание через загрузочные ко-
робки, распределительную коробку и
успокоители поступает в отделение,
из которого направляется в рабочую
зону сепаратора. Немагнитная фрак-
ция разгружается через хвостовую
щель и хвостовые патрубки. Магнит-
ный продукт выносится вращаю-
щимся барабаном в приемную ко-
робку, откуда часть концентрата со-
ответственно количеству отсеков с
закрытыми пробками разгружается
в разгрузочную коробку, а оставшая-
ся часть концентрата из отсеков с
открытыми пробками направляется
по патрубкам в отделение ванны и
повторно притягивается к барабану,
при этом немагнитная фракция раз-
гружается через ту же хвостовую
щель и хвостовые патрубки.
Разбавление питания и цирку-
лирующего концентрата осуществ-
ляется подачей воды из брызгал.
Вода для промывки концентрата
также подается из брызгал. Количе-
ство циркулирующего концентрата
регулируется изменением соотно-
шения открытых и закрытых проб-
ками патрубков. Изменение цирку-
лирующей нагрузки от 0 до 1900 %
(в зависимости от характеристики
сырья и требований по содержанию
железа в концентрате) обеспечива-
ет возможность получения в одном
856
сепараторе концентрата, соответ-
ствующего по содержанию железа
одному, двум, трем и более приемам
обогащения.
Электромагнитные сепараторы
со слабым полем для регенерации
ферромагнитных утяжелителей
Электромагнитный барабанный се-
паратор ЭБМ-3 (по ГОСТу — ЭБМ-
80/170) (рис. 2.67) предназначен для
регенерации ферромагнитных утяже-
лителей при гравитационном обога-
щении руд и углей и для магнитного
обогащения магнетитовых руд. Сепа-
ратор имеет секторную электромаг-
нитную систему и оригинальную кон-
струкцию противоточной ванны. Спе-
циальные уплотнения на торцовых
стенках ванны обеспечивают боль-
шую глубину погружения барабана.
Благодаря этому, достигается значи-
тельное увеличение длины рабочей
зоны. Магнитный продукт удаляется
с помощью скребка, установленно-
го над разгрузкой слива.
Сепаратор ЭБМ-3 можно при-
менять для обогащения частично
окисленных железных руд.
Электромагнитный барабанный се-
паратор 217-СЭ (рис. 2.68) предназ-
начен для регенерации ферромагнит-
ных утяжелителей при гравитацион-
ном обогащении руд и углей, маг-
нитного обогащения частично окис-
ленных железных руд и обезжелез-
непия различных материалов.
В отличие от сепараторов ЭБМ-3
и ЭБМ-4 в сепараторе 217-СЭ полюса
электромагнитной системы чередуют-
ся не вдоль оси барабана, а по его пе-
риметру, что обеспечивает перемеши-
вание магнитного продукта и способ-
ствует повышению его качества.
Часть IX: Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.67. Электромагнитный барабанный сепаратор ЭБМ-3:
1 — барабан; 2 — электромагнитная система; 3 — противоточная ванна, 4 и 10— соответственно
загрузочная и разгрузочная коробки; 5 — питающий лоток; 6 — хвостовые насадки; 7 — слив-
ной патрубок; 8 и 9— соответственно отжимной и очищающий скребки; 11 — привод; 12 —
рама
Барабан сепаратора 217-СЭ за-
полнен трансформаторным маслом
для охлаждения обмотки возбужде-
ния и получения магнитного поля
повышенной напряженности.
Сепаратор изготовляют с прямо-
точной (217-СЭ), противоточной
(217П-СЭ) и полупротивоточной
(217ПП-СЭ) ваннами.
По принципу работы сепарато-
ры 217-СЭ аналогичны сепараторам
167-СЭ, 26-СБ и 167ПП-СЭ соответ-
ственно с прямоточной, противоточ-
ной и полупротивоточной ваннами.
Повышенная напряженность маг-
нитного поля позволяет использо-
вать сепаратор 217-СЭ для обогаще-
ния полуокисленных железных руд.
Электромагнитные сепараторы с
сильным полем для сухого обога-
щения
Сепараторы с сильным полем
для сухого обогащения слабомаг-
нитных руд применяют при обога-
щении материала крупностью 6 мм
и менее. Для обеспечения нормаль-
ной работы сепараторов, материал,
поступающий в рабочую зону, не
должен содержать сильно магнит-
ных частиц. Извлечение их должно
осуществляться предварительно.
В табл. 2.23 приведена техничес-
кая характеристика электромагнит-
ных валковых сепараторов для су-
хого обогащения.
857
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.68. Электромагнитный барабанный сепаратор 217-СЭ (с прямоточной ванной):
/ — барабан; 2 — электромагнитная система; 3 — ванна; 4 и 12 — соответственно загрузочная и
разгрузочная коробки; 5 — распределительная коробка; 6 — успокоитель; 7 — питающий лоток;
8 — концентратный лоток; 9 — хвостовые насадки; 10 — сливной патрубок; 11 — рама; 13 —
брызгало
Двухкаскадный электромагнитный
валковый сепаратор 164-СЭ с верхним
питанием (рис. 2.69) предназначен
для обезжелезнения различных ма-
териалов (пегматитов, кварцевых пес-
ков и т. п.). Валки сепаратора (для
уменьшения их нагрева вихревыми
токами и сокращения мощности, по-
требляемой на вращение) выполне-
ны наборными из лакированных ко-
лец листовой электротехнической
стали, насаженных на вал. Каждый
каскад сепаратора 164-СЭ состоит из
трех валков.
Материал, подлежащий обогаще-
Рис. 2.69. Электромагнитный валковый се-
паратор 164-СЭ:
1 — электромагнитная система; 2— обмотка
3 — валки; 4— барабанные питатели; 5— при-
емник для магнитного продукта; 6 — прием-
ник для немагнитного продукта
нию, барабанными питателями по-
дается на верхние валки каждого кас-
када, где выделяется сильномагнит-
ный продукт. Далее питание поступа-
ет на средние валки, где выделяется
858
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 2.23
Техническая характеристика электромагнитных валковых сепараторов
для сухого обогащения
Параметры 164-СЭ 229-СЭ 250-СЭ 233-СЭ ЭРС-6 8ЭВС-В-16/100 МС-2
Размеры валка (диска), мм:
диаметр 100 280 360 360 360 160 576
длина 800 90 500 1000 1000 1000 —
Число ваяков (дисков) 6 1 1 2 4 8 2
Крупность обогащаемого материала, мм, не более 2 3 3 3 2 2 2
Напряженность магнитно- го поля на зубцах валка (диска), кА/м 1270 1590 1430 1350 1350 1400 1300
Частота вращения валков (дисков), мин-1 58 75—300 75—250 75—250 85—170 90—250 39
Производительность, т/ч 1,6—3 До 0,7 До 4 До 15 До 7 До 16 До 0,5
Мощность возбуждения поля, кВт 0,7 0,75 1,65 6,6 До 8 9,86 1,3
Номинальная мощность привода, кВт 3,0 1,5 7,5 15,0 16,0 До 24 3,0
Габаритные размеры, мм:
длина (без пульта управления) 1900 810 1880 2650 2260 2905 2339
ширина 2050 1360 1550 2100 2205 2040 858
высота 2360 1800 1850 2000 2000 3120 ИЗО
Масса, т 6,34 0,96 3,7 7,8 12,6 18,7 1,7
первый слабомагнитный и немал пгг-
ный продукты. Немагнитный продукт
перечищается на-нижних валках.
Электромагнитный валковый сепа-
ратор 8ЭВС-В-16/100 (рис. 2.70) с вер-
хним питанием разработан Гипро-
маш-обогащением и Днепропетров-
ским горным институтом. Сепаратор
собирается из однотипных секций
(по 2 валка в каждой). Количество сек-
ций варьируется от 1 до 4, в зависи-
мости от условий работы. Нижние
валки могут работать как на исход-
ном питании, так и на перечистке
немагнитных или магнитных продук-
тов верхних валков.
Материал из приемной короб-
ки с помощью питателя подастся
на верхние валки, где выделяются
магнитный и немагнитный продук-
ты, которые в случае необходимо-
сти могут быть направлены для пе-
речистки на валки, расположенные
ниже.
Электромагнитный валковый се-
паратор 229-СЭ (по ГОСТу — ЭВС-
28/9) (рис. 2.71) с нижним питани-
ем конструкции Механобра и Гип-
ромашобогащения предназначен для
обогащения руд редких металлов и
олова, а также для обезжелезнения
различных материалов, в частности,
859
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.70. Электромагнитный валковый се-
паратор 8ЭВС-В-16/100 (одна секция):
1 — электромагнитная система; 2— валки;
3 — питатель; 4 — приемник для магнитного
продукта; 5 — приемник для немагнитного
продукта
белого и нормального электрокорун-
да, стекольного сырья и т. п.
Конструктивные особенности се-
паратора 229-СЭ (специальный про-
филь зубцов валка и бесщелевого
полюсного наконечника, многопро-
дуктовый сборник) позволяют по-
лучить за один прием обогащения
несколько продуктов, отличающих-
ся по магнитным свойствам, в том
числе конечный концентрат, отваль-
ные хвосты и промпродукт, подвер-
гаемый перечистке.
Материал поступает самотеком в
рабочую зону сильного магнитного
поля, образованную поверхностями
валка и полюсного наконечника. Маг-
нитные частицы выносятся вращаю-
щимся валком в зону ослабленного
Рис. 2.71. Электромагнитный валковый се-
паратор 229-СЭ:
/— электромагнитная система; 2— питатель;
3 — валок; 4 — полюсный наконечник; 5 —
сборник
магнитного поля, где они отрыва-
ются, образуя широкий веер. Немаг-
нитные частицы скользят по впади-
нам наконечника. Продукты обогаще-
ния поступают в сборник, состоя-
щий из четырех отсеков. Продукты
ряда смежных отсеков могут объеди-
няться в соответствии с требования-
ми, предъявляемыми к их качеству.
Сепаратор предназначен для
обогатительных фабрик и секций
магнитного обогащения небольшой
производительности, а также для
оснащения рудоиспытательных
станций и лабораторий.
Электромагнитный валковый сепа-
ратор 233-СЭ (по ГОСТу — 2ЭВС-36/
100) (рис. 2.72) с нижним питанием
по назначению и принципу работы
860
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.72. Электромагнитный валковый се-
паратор 233-СЭ:
/—5 — см. рис. 2.71
подобен сепаратору 229-СЭ. Сепара-
тор перспективен также для обога-
щения бурожелезняковых и нефели-
новых руд на обогатительных фабри-
ках средней производительности.
Электромагнитный валковый се-
паратор ЭРС-6 (по ГОСТу — 4ЭВС-
36/100) (рис. 2.73) предназначен для
обогащения руд редких металлов и
Рис. 2.73. Электромагнитный валковый се-
паратор ЭРС-6:
/ — электромагнитная система; 2 — валки;
3 — аспирационный патрубок; 4 — питатель;
5 — привод; 6 — сборник
других слабомагнитных руд. На ниж-
них валках сепаратора ЭРС-6 про-
изводится перечистка немагнитно-
го продукта, выделяемого на верх-
них валках. Немагнитный продукт
Питание
продукт
продукт
Рис. 2.74. Электромагнитный дисковый сепаратор МС-2:
1 — электромагнитная система; 2— обмотка; 3 — сердечники и полюсные наконечники; 4 —
стальные диски; 5— штурвалы для регулирования рабочих зазоров; 6 — .приводы дисков; 7 —
вибрационный лоток; 8— барабанный питатель; 9 — рама
861
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
разгружается через щели полюсных
наконечников.
Электромагнитный дисковый се-
паратор МС-2 (рис. 2.74) предназ-
начен для обогащения тех же руд,
что и сепаратор ЭРС-6.
Материал поступает в бункер пи-
тателя, откуда барабаном со встро-
енной электромагнитной секторной
системой подается на вибрационный
лоток. Сильномагнитные частицы
(магнетита или пирротина) притяги-
ваются к поверхности барабана и вы-
деляются в виде сильномагнитного
продукта. Слабомагнитная фракция
вибрационным лотком направляется
под вращающиеся диски, к заострен-
ным краям которых притягиваются
слабомагнитные частицы, выносимые
дисками в сторону, за пределы лотка.
Магнитные и электромагнитные
сепараторы с сильным полем для
мокрого обогащения
Технические характеристики элек-
тромагнитных валковых сепараторов
для мокрого обогащения приведены
в табл. 2.24.
Таблица 2.24
Техническая характеристика электромагнитных валковых сепараторов
для мокрого обогащения
Параметры ЭРМ-1 ЭРМ-2 ЭРМ-3 ЭРМ-4
Размеры валка, мм: диаметр длина Число валков 300 1000 2 300 1000 4 370 2500 2 375 2500 ' 4
Крупность обогащаемого материала, мм, не более 5 5 5 5
Содержание твердого в питании, % 70—80 70—80 70—80 70—80
Расход воды, м3/ч 17 25 35 50
Напряженность поля, кА/м 1200 1250 1350 1350
Частота вращения валков, мин-1 50 50 верхних, 25 нижних 40 45 верхних, 22 нижних
Производительность, т/ч До 4 До 5 До 16 16—22
Мощность возбуждения поля, кВт 3,4 5,5 7,3 15
Установленная мощность привода, кВт 6 9 15 23
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота 2800 1860 1750 2800 1980 2180 4970 2380 2070 4970 2620 2670
Масса, т 6,8 11,1 19,2 35,4
Электромагнитный валковый сепа-
ратор ЭРМ-1 с нижним питанием (по
ГОСТу - 2ЭВМ-30/100) (рис. 2.75)
предназначен для обогащения мар-
ганцевых и других слабомагнитных
РУД-
Материал поступает в бункер пи-
тателя, откуда направляется в ра-
862
бочую зону сепаратора. Магнитные
частицы притягиваются к зубцам
валка, выносятся в область ослаб-
ленного магнитного поля и там раз-
гружаются в соответствующий от-
сек ванны. В нижней части полюс-
ного наконечника имеются про-
дольные отверстия, расположенные
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.75. Электромагнитный валковый сепаратор ЭРМ-1:
1 — электромагнитная система; 2 — валки; 3 — полюсные наконечники; 4 — питатель; 5 —
ванна; 6— редуктор; 7 — электродвигатель
против зубцов валка, через которые
разгружаются немагнитные части-
цы в соответствующий отсек ванны.
Магнитный и немагнитный продук-
ты удаляются через регулируемые
выпускные отверстия, находящие-
ся в нижней части ванны. Вода по-
дается в каждое отделение ванны.
Избыток пульпы удаляется через
сливной порог. Валки сепаратора вы-
Питание
Рис. 2.76. Электромагнитный валковый сепаратор ЭРМ-2:
1— электромагнитная система; 2— привод; 3 — ванна; 4 — питатель; 5 — система водоснабже-
ния; 6 — рама
863
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.77. Электромагнитный валковый сепаратор ЭРМ-3:
1 — валок; 2 — привод; 3— ванна; 4 — питатели; 5 — система водоснабжения; 6 — рама
полнены сплошными, поскольку
частота их вращения не превышает
50 мин-1 и вихревые токи, возни-
кающие в валках, малы.
Электромагнитный валковый се-
паратор ЭРМ-2 (по ГОСТу — 4ЭВМ-
30/100) (рис. 2.76) представляет со-
бой усовершенствованный сепара-
тор ЭРМ-1. Два верхних валка сепа-
ратора служат для основной опера-
ции обогащения, а два нижних —
для перечистки немагнитного про-
дукта верхних валков. Таким обра-
зом, в этой машине совмещаются
основная и перечистная операции
обогащения, которые при установ-
ке сепараторов ЭРМ-1 осуществля-
ются на двух машинах.
Электромагнитный валковый се-
паратор ЭРМ-3 (по ГОСТу — 2ЭВМ-
38/250) (рис. 2.77) имеет такое же
назначение и принцип работы, что
и сепаратор ЭРМ-1. Каждый валок
сепаратора ЭРМ-3 состоит из четы-
864
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
рех рабочих зон, расположенных по
длине валка.
В таблице 2.25 приведена техни-
ческая характеристика электромаг-
нитных высокоградиентных сепара-
торов.
Электромагнитный валковый вы-
сокоградиентный сепаратор 4ЭВМФ-
45/250 (рис. 2.78), разработанный
Механобрчерметом и Гипромаш-
обогащением, предназначен для
обогащения окисленных железных
РУД.
Валки сепаратора представляют
собой сплошные цилиндрические
решетки, стержни которых парал-
лельны оси валков. Полюсные на-
конечники охватывают два верхних
и два нижних валка, образуя восемь
пар рабочих зон.
Таблица 2.25
Техническая характеристика электромагнитных
высокоградиентных сепараторов
1 Параметры 4ЭВМФ-45/250 242-СЭ 248-СЭ 257-СЭ 2/2ЭРФМ-160
Размеры валка, ротора, барабана,
мм:
диаметр 450 900 1000 1000 1600
длина 2500 2500 — — —
Число валков, барабанов, роторов 4 1 1 1 2
Число рабочих зон 16 1 1 2 4
Размеры рабочей зоны, мм: •
длина полюса по хорде — — 350 500 800
высота пакетов ферромагнит- , , 150 150 150
ных тел
ширина — 100 100 200
Крупность обогащаемого матери- ала, мм, не более 0,5 0,5 0,8 0,8 0,8
Содержание твердого в питании, %, нс более 50 50 50 50 50
Расход воды, м3/ч, не более 65 15 10 20 160
Средняя индукция магнитного по- 0,8 0,4 1,2 1,5 1,2
ля в рабочей зоне, Тл •
Частота вращения валков, роторов, 2,7; 4 ‘ 2,6—10,2 2,1—10,9 2,6—9,8
мин 1
Производительность, т/ч До 50 До 10 До 5 До 10 До 100
Мощность возбуждения поля, кВт — 11,0 10 32 103
Поминальная мощность электро- приводов валков, роторов, кВт 8,8 5,5 1,5 3,0 22
Габаритные размеры, мм: ...
длина 5245 3610 2760 2800 6000
ширина 2600 2200 1450 1670 2820
высота 2440 2250 2820 3370 5145
Масса, т 49,0 6,0 5,8 13,5 61,8
865
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Питание
Магнитный Немагнитный
продукт продукт
Рис. 2.78. Электромагнитный валковый
высокоградиентный сепаратор 4ЭВМФ-
45/250.
/ — электромагнитная система; 2 — валки;
3 — ванна; 4 — ферромагнитные тела; 5— пи-
татель; 6— система водоснабжения
Исходное питание подается в
три питателя самотечного типа, ра-
ботающие как пульподелители, от-
куда через щели верхних полюсных
наконечников поступает в рабочие
зоны валков.
Магнитные частицы, проходя че-
рез решетку, закрепляются на стер-
жнях, в зонах максимальной напря-
женности магнитного поля, затем
выносятся вращающимися валками
из рабочей зоны и смываются во-
дой из брызгал в соответствующие
отсеки ванн сепаратора.
Немагнитный продукт поступа-
ет на нижние валки, где подверга-
ется II приему магнитного обога-
щения. Магнитный продукт II при-
ема поступает в тот же отсек ван-
ны, что и магнитный продукт I при-
ема. Конечный немагнитный про-
дукт разгружается в специальные
люки в нижней части ванн.
Рис. 2.79. Магнитный барабанный высокоградиентный сепаратор 242-СЭ:
/— барабан; 2— комбинированная магнитная система; 3— ферромагнитные тела (шары); 4 —
сито; 5 — ванна; 6 — питатель; 7 — брызгала
866
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Электромагнитный барабанный
высокоградиентный сепаратор 242- СЭ
(рис. 2.79), разработанный Механоб-
ром, предназначен для обогащения
частично окисленных железных руд
и обезжелезнения различных мате-
риалов.
Питание подается на слой шаров,
удерживаемый на барабане полем
комбинированной системы. Немаг-
нитные частицы, профильтровавши-
еся через слой шаров, разгружаются
в соответствующее отделение ванны.
Магнитные частицы, удерживаемые
магнитной силой в каналах между
намагниченными шарами транспор-
тируются барабаном в область ослаб-
ленного магнитного поля, где вместе
с шарами'отрываются от барабана и
попадают на сито. На сите происхо-
дит отмывка магнитных частиц, ко-
торые затем попадают в соответству-
ющий отсек ванны. Чистые шары ска-
тываются по ситу вниз и затем под
действием магнитного поля снова
притягиваются к барабану.
Электромагнитный роторный вы-
сокоградиентный сепаратор 248-СЭ
(1/1ЭРФМ-100) (рис. 2.80), разрабо-
танный Механобром, предназначен
для обогащения тонкоизмельченных
окисленных железных и других сла-
бомагнитных руд, а также обезже-
лезнения различных материалов.
Электромагнитный роторный вы-
сокоградиентный сепаратор 257-СЭ
(1/2ЭРФМ-100) (рис. 2.81), разрабо-
танный Механобром и Гипромаш-
обогащением, имеет такое же назна-
чение, что и сепаратор 248-СЭ.
Принцип работы сепаратора 257-
СЭ отличается от принципа рабо-
ты сепаратора 248-СЭ только воз-
можностью осуществления перечи-
стки немагнитного продукта рабо-
Рис. 2.80. Электромагнитный роторный
высокоградиентный сепаратор 248-СЭ:
I — электромагнитная система; 2 — ванна;
3 — ротор; 4 — устройство для подачи смыв-
ной воды; 5 — привод; 6 — питатель; 7 —
ферромагнитные тела
Рис. 2.81. Электромагнитный роторный
высокоградиентный сепаратор 257-СЭ:
1 — электромагнитная система; 2 — ванна;
3 — ротор; 4 — устройство для подачи смыв-
ной воды; 5 — привод; 6 — пульпораспредсли-
тель; 7 — ферромагнитные тела; 8— питатель
867
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
чей зоны верхнего яруса ротора в
рабочей зоне нижнего яруса.
Аппараты для намагничивания и
размагничивания руд и магнитные
дешламаторы
На обогатительных фабриках для
обогащения тонковкрапленных маг-
нетитовых руд и в установках для
регенерации ферромагнитных утя-
желителей предусматривают опера-
ции намагничивания и размагничи-
вания отдельных продуктов.
Намагничивающие аппараты (рис.
2.82 и 2.83) предназначены для маг-
нитной флокуляции сильномагнит-
ных частиц с целью их более быстро-
го осаждения по сравнению с немаг-
нитными частицами, а размагничива-
ющие — для дефлокуляции сильно-
магнитных частиц, так как наличие
магнитных флокул нарушает процес-
сы классификации и фильтрования.
Намагничивающий аппарат ус-
танавливают на трубопроводе, по
которому транспортируется пульпа.
Техническая характеристика на-
магничивающих аппаратов приведе-
на в табл. 2.27.
Рис. 2 82. Намагничивающие аппараты кон-
струкции Механобра:
а — 202-СЭ; б — 264-СЭ; 1 — труба; 2 — маг-
ниты; 3 — футеровка; 4 — ярмо
Размагничивание сильномагнит-
ной пульпы происходит при мно-
гократном циклическом перемагни-
чивании ее в переменном магнит-
ном поле (не менее 10—12 циклов).
Амплитуда напряженности этого
поля убывает в направлении пере-
Рис. 2.83. Намагничивающий аппарат конструкции Уралмеханобра:
/ — труба, 2 — магниты; 3 — футеровка; 4— внутренняя труба; 5 — кожух
868
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 2.27
Техническая характеристика намагничивающих аппаратов
Параметры 182-СЭ 183-СЭ 184-СЭ 185-СЭ 186-СЭ АН.000-02 10-000HV АН.000
Диаметр трубы, мм 50 75 100 150 200 100 150 200
Максимальная напряженность магнитного поля, кА/м 40 40 38 36 33 48 48 48
Объемная производительность по пульпе, м3/ч, нс более 20 40 70 185 300 150 200 300
Габаритные размеры, мм:
длина 400 450 500 600 700 880 800 805
ширина 170 200 220 270 320 435 435 485
высота 150 190 210 270 320 435 435 485
Масса, кг 15 22 31 61 79 89 81 94
мещения пульпы от некоторого
максимального значения до нуля.
Исследования показали, что мак-
симальная напряженность для раз-
магничивания магнетита и неграну-
лированного ферросилиция долж-
на быть не менее 36—40 кЛ/м, а гра-
диент напряженности в зоне убыва-
ния поля — не должен превышать
33 кЛ/м2. Обмотка возбуждения раз-
магничивающих аппаратов питает-
ся переменным током промышлен-
ной частоты (50 Гц). Техническая ха-
рактеристика размагничивающих
аппаратов приведена в табл. 2.28.
На рис. 2.84 показан размагни-
чивающий аппарат 176-СЭ с обмот-
кой из алюминиевого провода. Раз-
магничивающие аппараты устанав-
ливают на трубопроводе, по кото-
рому движется пульпа, подлежащая
размагничиванию.
Рис. 2.84. Размагничивающий аппарат 176-СЭ:
1 — труба из немагнитной стали; 2 — катушки; 3 — защитный кожух; 4 — контактная коробка;
5 — опорная рама
869
оо
о
Техническая характеристика размагничивающих аппаратов
Таблица 2.28
Ч. Параметры 178-СЭ 158-СЭ 177-СЭ 165-СЭ 176-СЭ 225-СЭ 222-СЭ 223-СЭ АРВИ-Н.000 АРВИ-Н .000-01 АРВИ-В-000 АРВИ-В-000-01
Диаметр трубы пульпопровода, мм 50 75 100 150 200 450 70 150 150 250 150 250
Максимальная напряженность магнитного поля на оси трубы, кА/м 40 40 40 38 . 40 36 95 95 50 50 100 100
Номинальный ток при частоте 50 Гц в отсутствие пульпы (нап- ряжение 380 В) 5,5 7,4 13,4 17,0 28,0 185,0 60,0 115,0 — — — —
Мощность переменного тока, кВт 2,1 2,8 5,1 6,3 11,0 70,0 22,8 43,8 0,7 2,6 3,2 8,4
Материал обмоточного провода Медь Алюминий Медь
Объемная производительность по пульпе, м3/ч 25 54 85 180 300 1500 30 50 160 440 160 440
Габаритные размеры, мм:
длина 930 970 1050 1080 1440 1600 1050 1100 860 860 860 860
ширина 458 506 574 635 635 1600 400 480 580 580 580 580
высота 492 543 608 670 670 980 400 480 700 700 700 700
Масса, кг 124 172 266 309 345 475 109 154 50,7 71,5 60,5 80,5
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Для установки аппаратов на уг-
леобогатительных фабриках со
взрывоопасной средой Гипромашо-
богащением разработаны защитные
кожухи, заполненные трансформа-
торным маслом. Аппараты 177-СЭ и
176-СЭ выпускают в этом исполне-
нии соответственно под шифрами
АР-ЗМ и АР-5М.
Для размагничивания гранулиро-
ванного ферросилиция в Механоб-
ре разработаны размагничивающие
аппараты 222-СЭ и 223-СЭ с водя-
ным охлаждением с трубой диамет-
ром 70 (100) и 150 мм. Эти аппараты
имеют повышенную напряженность
магнитного поля (до 95 кА/м).
На рис. 2.85 приведен высокоча-
стотный размагничивающий аппа-
рат АРВИ Гипромашобогащения.
Электрическое питание.аппаратов
АРВИ осуществляется от специаль-
ных преобразователей.
Пульпа, поступающая в размагни-
чивающий аппарат, подвергается цик-
лическому воздействию магнитного
поля (с частотой 500 Гц), создавае-
мого током катушки индуктивности
Рис. 2.85. Высокочастотный импульсный
размагничивающий аппарат АРВИ:
I ~ труба; 2 — катушка, 3— кожух; 4— дере-
вянный брус; 5 — штепсельный разъем
от периодических разрядов конден-
саторов, накапливающих энергию в пе-
риоды между разрядами. При этом
происходит разрушение магнитных
флокул, имеющихся в пульпе.
Магнитные дешламаторы (рис.
2.86, табл. 2.29) предназначены для
дешламации и сгущения слива гид-
роциклонов (тонкоизмельченных
магнетитовых промпродуктов) пе-
ред магнитным обогащением и кон-
центрата магнитного обогащения
перед его фильтрованием.
‘ Таблица 2.29
Техническая характеристика магнитных дешламаторов
Параметры МД-5 МД-9 МД-12 ДС-5
Диаметр чана, м 5 9 •'12 5
Площадь осаждения, м2 19,6 62,6 113 19,6
Крупность исходного питания, мм —1+0 -1+0 —1+0 —2+0
Содержание твердого в питании, % 12—28 10—20 10—20 10—30
Содержание класса — 0,074 мм, % 65—100 65—100 65—100 50—100
Содержание твердого в сгущенном продукте 60—70 60—70 • , 60—70 60—70
Производительность, т/ч, нс более . 50 150 250 125
Номинальная мощность привода, кВт 3- 7,7 7 —
Габаритные размеры, мм:
длина 5400 9440 13500 5800
ширина 5300 9200 13600 5800
высота 5300 8900 7050 4600
Масса, т - 11,7 37,0 52,9 •• 10,0
871
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
насосной станции
Рис. 2.86. Магнитный гидросепаратор
МД-5:
1 — чаша; 2 — гребки; 3 — разгрузочное от-
верстие; 4 — приемный бак; 5 — винт для
регулирования положения гребков; 6 — бак-
распределитель; 7 — магниты; 8 — датчики;
9 — гидравлический вентиль; 10— электро-
магнитные краны; 11 — маслонапорное уст-
ройство; 12— привод
Производительность сепараторов
При магнитном обогащении руд
различают максимально допусти-
мую и фактическую производитель-
ность сепараторов.
Под максимально допустимой
производительностью сепаратора
понимается наибольшая произво-
дительность, которая обеспечива-
ет удовлетворительные результаты
разделения руды, под фактической
— производительность, которая
определяется конкретными услови-
ями его установки на фабрике. Для
правильного выбора типа и коли-
чества сепараторов с учетом необ-
ходимого резерва следует прини-
мать фактическую производитель-
ность сепаратора равной или не-
сколько меньшей максимально до-
пустимой.
872
Максимально допустимая про-
изводительность сепаратора опреде-
ляется:
извлекающей способностью се-
паратора (способностью извлекать
магнитные частицы из слоя или
потока материала за время прохож-
дения руды через зону извлечения);
транспортирующей способнос-
тью сепаратора (способностью ра-
бочего органа транспортировать
магнитные продукты из зоны извле-
чения к месту разгрузки);
пропускной способностью сепа-
ратора, характеризуемой максималь-
ным количеством материала, кото-
рое сепаратор способен пропустить
в единицу времени.
Перечисленные выше критерии
производительности сепараторов на-
ходятся в тесной взаимосвязи и оп-
ределяются влиянием значительно-
го количества факторов, зависящих от
физико-минералогических особенно-
стей обогащаемой руды и конструк-
тивных параметров сепараторов.
Извлекающая способность сепара-
тора при сухом и мокром магнит-
ном обогащении в основном зави-
сит от условной магнитной силы,
крупности руды, магнитной воспри-
имчивости магнитных частиц и со-
держания их в исходной руде, дли-
ны и глубины зоны извлечения и
сил сопротивления движению маг-
нитных частиц к рабочему органу.
Транспортирующая способность се-
паратора зависит от окружной ско-
рости вращения рабочего органа (ба-
рабана, валка) и максимально воз-
можной нагрузки магнитного продук-
та на единицу поверхности рабочего
органа. Последняя зависит от конст-
рукции рабочего органа и магнитной
силы, удерживающей магнитный
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
продукт на его поверхности. При су-
хом обогащении транспортирующую
способность сепаратора по магнит-
ному продукту можно регулировать
в широких пределах, изменяя ско-
рость вращения барабана или валка.
При мокром обогащении транспор-
тирующая способность сепараторов
ограничена, так как увеличение ок-
ружной скорости вращения рабочих
органов сверх 1—1,4 м/с вызывает
чрезмерную турбулентность потока
пульпы в рабочей зоне и значитель-
ные загрязнения магнитного продук-
та немагнитными частицами.
Пропускная способность сепарато-
ра определяется длиной, высотой и
шириной рабочей зоны и скоростью
перемещения материала через нее.
При сухом обогащении скорость пе-
ремещения материала через рабочую
зону определяется конструкцией
транспортирующих устройств и ра-
бочей зоны, скоростью вращения ра-
бочего органа и физическими свой-
ствами обрабатываемых материалов.
При мокром обогащении (в режиме
частичного погружения барабана или
валка в пульпу) эта скорость в ос-
новном определяется напором пуль-
пы на входе в рабочую зону и гид-
равлическим сопротивлением рабо-
чей зоны. В настоящее время нет дос-
таточно точных математических фор-
мул для определения максимально
допустимой производительности се-
параторов, учитывающих все перечис-
ленные факторы.
В промышленной практике мак-
симально допустимая производи-
тельность сепараторов обычно оп-
ределяется опытным путем.
Для ориентировочного расчета
производительности могут быть при-
менены формулы, приведенные ниже.
Производительность сепараторов
для сухого обогащения с верхним пи-
танием. Максимально допустимая
производительность Q (т/ч) сепа-
раторов с верхним питанием опре-
деляется равенством
Q = 3,6auvpvp8pndb , (2.1)
где аи — коэффициент, учитывающий
содержание ам магнитных частиц в
исходной руде (ам = 0,7 при ам > 70 %,
аи ~ 1 при ом « 50 %, ак = 1,з"при ам <
< 30 %); vp — коэффициент запол-
нения слоя руды [vp = 0,2 для не-
классифицированного материала,
vp= л( d — fid In (d/tT) для клас-
сифицированного материала с верх-
ним d и нижним d'. пределами круп-
ности]; ир — скорость транспорта
рования руды через зону извлечения,
м/с; 8р — плотность руды, кг/м3; п —
число слоев, зависящих от крупности
руды (для сильномагнитных руд п =
= 1 при d > 2,5 см, п = 1— 3 при 2,5 см >
> d > 0,8 см, п = 3—5 при 0,8 см > d >
> 0,2 см, п — 5—10 при d < 0,2 см;
для слабомагнитных руд крупностью"
менее 0,3 см п = 1—3); Ъ — ширина
слоя питания, м.
Скорость ор транспортирования
руды через зону извлечения при верх-
нем питании будет находиться по
уравнению
Vp = ^R6 (мохтЯ grad// + g cos0M), (2.2)
где /?б — радиус барабана; Н — на-
пряженность магнитного поля; g —
ускорение свободного падения; ц0 —
магнитная постоянная материала;
X, — удельная магнитная восприим-
чивость.
Производительность сепараторов
для сухого обогащения с нижним пи-
танием рассчитывается по форму-
873
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
ле (2.1), где скорость ор транспор-
тирования руды через зону извле-
чения определяется из выражения
ир.кр = акт grad H-g)/2h ,(2.3)
где h — меньшая высота зоны из-
влечения; I — длина активной зоны
извлечения.
Скорость и (м/с) удаления маг-
нитного продукта из рабочей зоны
(т.е. скорость вращения барабана или
валка) для барабанных и валковых
сепараторов должна быть не менее
(2-4)
где hc и h'c — средняя высота слоя
соответственно материала, поступаю-
щего под барабан (валок), и магнит-
ного продукта, на поверхности бара-
бана (валка), м; ам — содержание маг-
нитных частиц в исходной руде, доли
ед.; 5'р — насыпная плотность исход-
ной руды, кг/м3; 5'м — насыпная плот-
ность магнитного продукта, кг/м3.
Производительность барабанных
сепараторов для мокрого обогащения
со слабым полем с нижним питанием.
Максимально допустимая произво-
дительность Q (т/ч) определяется
выражением
<? = 9.4 10’’(*£х
xV<MoX,W grad# -g0 М*£ /Чс ’
где kg — коэффициент, учитываю-
щий условия подачи пульпы в рабо-
чую зону; кы — коэффициент, пока-
зывающий отношение объемного рас-
хода немагнитной части пульпы к
объемному расходу питания; b —
ширина питания, м; Рп — содержа-
ние твердого в питании, доли ед.;
1т — длина активной части зоны из-
влечения, м; г/м — крупность магнит-
874
ных частиц (флокул), м; — удель-
ная магнитная восприимчивость маг-
нитных частиц (флокул), м3/кг; Н —
напряженность магнитного поля на
поверхности питающего лотка, А/м;
— начальное ускорение свободно-
го падения, м/с2; Дп — плотность пи-
тания, кг/м3; 8М — плотность твердо-
го в магнитном продукте, кг/м3; т]с
— вязкость среды, Па*с.
Для прямоточных и полупротиво-
точных сепараторов kg ~ 1; для проти-
воточных сепараторов kg ~ 0,6. Для пря-
моточных сепараторов кш = 1, а для
противоточных и полупротивоточных
* = I - чЛ + 1/8„)/(А, + 1/8„); (2.6)
где ум — выход магнитного продук-
та, доли ед.; 7?п и 7?м — отношение
Ж : Т соответственно в питании и в
магнитном продукте по массе, доли
ед.; 5П — плотность твердого в пи-
тании,кг/м3.
Производительность валковых се-
параторов для мокрого обогащения с
сильным полем Q (т/ч) равна
<? = 2-10-’уи^8„^„^х (2.7)
xOloXd^gradtf-go^c-
Формулы 2.5 и 2.7, полученные из
условия необходимой извлекающей
способности сепаратора, справедли-
вы при достаточной транспортиру-
ющей способности его рабочего орга-
на (по магнитному продукту) и дос-
таточной пропускной способности
ванны (по объему питания).
. На процесс сухого магнитного
обогащения, кроме факторов, рас-
смотренных выше, оказывают вли-
яние молекулярные силы, механи-
ческая и магнитная сегрегация; на
процесс мокрого магнитного обо-
гащения — плотность питания.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
2.3. Оборудование для электри-
ческой сепарации
2.3.1. Общие сведения
Электрическая сепарация — про-
цесс разделения частиц компонен-
тов смеси с различными электро-
физическими свойствами, в зависи-
мости от которых под действием
электрического поля изменяются
траектории движения частиц.
Электрическая сепарация (обо-
гащение, классификация и обеспы-
ливание полезных ископаемых и ма-
териалов) основана на различии
электрофизических свойств разде-
ляемых компонентов.
Электрическая сепарация при-
меняется для обработки сыпучих ма-
териалов крупностью до 5 мм, пе-
реработка которых другими метода-
ми малоэффективна (компоненты
близки по плотности, магнитным
или физико-химическим свой-
ствам) или неприемлема с эконо-
мической или экологической точ-
ки зрения. Особенно перспективна
электрическая сепаоация в мало-
водных районах.
Электрическая классификация
основана на различном поведении
в электрическом поле частиц ми-
нералов, отличающихся по крупно-
сти и форме. При электрической
классификации наблюдается мень-
шая запыленность воздуха, так как
пыль практически полностью удер-
живается электрическим полем.
Электрические классификаторы
можно использовать и как обогати-
тельные аппараты, если минералы
отличаются по форме (отделение
слюды, асбеста и других материа-
лов пластинчатой или волокнистой
структуры от зернистой части) или
если тонкозернистая часть исходно-
го материала отличается по веще-
ственному составу от крупнозерни-
стой части (обогащение угля, сте-
кольных песков, вермикулита и др.).
Электрическая сепарация по элек-
трической проводимости (электро-
проводности) применяется для раз-
деления компонентов с различным
значением электрической проводи-
мости.
Электропроводность минералов
складывается из объемной и поверх-
ностной составляющих. Значение
объемной электропроводности зерен
минералов изменяется в довольно
широких пределах в зависимости от
содержащихся в их составе примесей.
Поскольку поверхностная электро-
проводность зависит не только от
состава зерен минерала, но и от со-
стояния их поверхностей, колебания
в значении общей электропровод-
ности еще более велики. Все мине-
ралы по электропроводности услов-
но могут быть разделены на три
группы: проводники, полупроводни-
ки и непроводники, или диэлект-
рики (табл. 2.30).
Обогащение осуществляется ус-
пешно, если компоненты минераль-
ной смеси значительно различают-
ся по величине проводимости.
Хорошо разделяются минералы-
проводники от полупроводников и
непроводников. Несколько труднее
отделить полупроводники от непро-
водников. Разделение же минералов
одной группы на основе только ес-
тественных различий в электропро-
водности вызывает еще большие
трудности.
Для разделения минералов, име-
ющих близкие по значению прово-—
875
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Характеристика электропроводности и диэлектрической
Минерал Проводники Полупроводники
Электропроводность, Ом *-см 1
106 10s ю4 103 ю2 10’ 1 10“' 10~2 ю-3 10^ 10“5
Алмаз —
Альбит
Анортит
Антимонит
Апатит
Аргентит
Арсенопирит —
Барит
Берилл
Биотит
Боксит
Борнит —
Вермикулит
Висмутин — — —- —
Вольфрамит —
Галит
Галенит
Гематит
Гипс
Гранат
Графит
Доломит
Золото ——
Ильменит
Кальцит
Касситерит —
Кварц
Ковеллин 1 1 •. •
Кобальтин — — —
Корунд
Куприт
Магнетит
Магнезит
Марказит —
Микроклин
Молибденит
Монацит
Мусковит
Нефелин
Никелин
Пирит
Пирротин — —
Пиролюзит ' '
Пирохлор
876
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
проницаемости материалов
Таблица 2.30
Полупроводники Непроводники Диэлект- рическая проницае- мость
Электропроводность, Ом ’ см 1
кг6 10~‘ 10“* 10~9 1О~10 10-1 10-12 ю-’3 10-14 10-15 ю-16 10-17 кг18
5,7
6,0
6,9
— —— Н.2
—— 5,8
>81
>81
6,2—7,9
3,9—7,7
10,3
10,9
>81
9,5—13,5
>81
12,5
5,6—6,4
>81
— 25
6,3—7,9
3,5^4,0
• >81
6,3—8,2
>81
33,7—81
• 7,5—8,7
24,0
4,5—6,0
>81
• • • 33,7—81
Г - . 6,2
5,4
33,7—81
— 4,4
- 33,7—81
—— 5,6
>81
3,0—6,6
6,2—8,0
6,2
>81
33,7—81
>81
>81
4,2—4,8
877
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Минерал Проводники Полупроводники
Элект юпроводность, Ом ’-см 1
106 105 104 103 ю2 ю‘ 1 КГ1 ю-2 10~3 10^* 10-5
Платина
Псиломелан
Рутил ——
Сера
Серебро — —
Сильвин
Сидерит
Станнин
Стибнит
Сфалерит
Сфен
Тальк * -
Тетраэдрит
Турмалин
Флюорит
Флогопит
Халькопирит - — —
Хромит
Циркон
Шеелит
Эгирин
димости, применяют трибоэлектро-
статическую (или трибоэлектричес-
кую) сепарацию. Этот способ осно-
ван на использовании трибоэлектри-
ческого эффекта или, точнее, контакт-
ной электризации.
В общем виде явление трибоэ-
лектрического эффекта заключает-
ся в следующем. Если электрически
нейтральную частицу одного мине-
рала привести в соприкосновение с
электрически нейтральной части-
цей другого минерала или с повер-
хностью какого-либо материала и
затем прервать контакт, разъединив
их, на обеих соприкасающихся по-
верхностях возникнут различные по
знаку электрические заряды. По-
скольку площадь контакта частиц
мала, образующийся заряд невелик.
При многократном повторении ука-
занного элементарного акта и при
условии, что этот контакт осуще-
ствляется каждый раз новыми уча-
стками поверхности (скорость утеч-
ки зарядов с частиц невелика), уда-
ется создать плотность поверхност-
ного заряда, достаточную для се-
парации в электростатическом поле
высокой напряженности.
В табл. 2.31 приведены данные о
знаках электрических зарядов при
контакте между частицами некото-
рых минералов, а в табл. 2.32 — при
контакте частиц минералов с элек-
тризующими поверхностями из раз-
личных материалов.
Способность контактирующих
минералов и веществ к приобрете-
нию электрических зарядов опреде-
ляется их природой, дефектами
структуры кристаллической решет-
878
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.30
Полупроводники Непроводники Диэлект- рическая проницае- мость
Электропроводность, Ом ’-см 1
10-6 10~7 10~8 10-9 10“”? 10-11 10—12 10~13 10~и 10“15 ю-16 ю-17 ю-18
>81
—
89—175
4,1
>81
6,0
' 5,2
— — 1
11,2
— 5,0—6,0
- 4,0—6,8
5,8
>81
5,6
6,2—8,5
7,0
>81
11,0
3,6—5,2
3,5
7,2
ки и состоянием поверхности. Фи-
зической величиной, характеризую-
щей процесс образования заряда на
минералах при контактной электри-
зации, является работа выхода элек-
трона, которую необходимо затратить
на преодоление сил, удерживающих
электрон в решетке при выходе его
из минерала. Количественных дан-
ных о значениях работы выхода
электрона для минералов пока прак-
тически нет в связи с трудностью
их экспериментального определения
и теоретического расчета.
Диэлектрическая сепарация осно-
вана на различии в диэлектричес-
кой проницаемости разделяемых
минералов. Ее относительные зна-
чения для наиболее распространен-
ных минералов приведены в табл.
2.30.
Диэлектрическая сепарация заклю-
чается в том, что в неоднородном
электрическом поле в среде с диэлек-
трической проницаемостью ес, про-
межуточной между диэлектрически-
ми проницаемостями разделяемых ми-
нералов с е, и е2, частицы с диэлект-
рической проницаемостью ер боль-
шей ес, втягиваются в области наи-
большей напряженности, а частицы
с проницаемостью е2, меньшей ес, на-
оборот, выталкиваются в направлении
более слабых участков поля. Этим спо-
собом могут разделяться минералы с
диэлектрическими проницаемостями,
различающимися на 0,5—1 единицу.
Пироэлектрическая сепарация ос-
нована на свойстве небольшой груп-
пы кристаллических минералов
(турмалин, каламин, борацит и
др.), обладающих различными ко-
879
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
эффициентами теплового расшире-
ния по различным осям кристал-
лов, поляризоваться при нагрева-
нии и охлаждении. Неодинаковые
напряжения, возникающие в таких
кристаллах, вызывают образование
локальных разноименных зарядов на
противоположных концах кристал-
ла.
Для минералов, в кристалличес-
кой решетке которых имеются элек-
трические диполи, расположенные
в определенных кристаллографи-
ческих направлениях, в принципе
возможна сепарация вследствие пье-
зоэлектрического эффекта, т. е. пу-
тем поляризации под действием
механических напряжений. Исполь-
зование этого эффекта в практичес-
ких целях пока неизвестно.
Не нашли пока практической ре-
ализации также такие потенциаль-
но возможные способы, как сепара-
ция на основе фотоэлектрического
эффекта, униполярной проводимости
и других электрических свойств.
Промышленное применение по-
лучили способы, основанные на
разнице в электрической проводи-
мости и в способности минералов
к приобретению различных зарядов
при контактной электризации. Про-
цессы диэлектрической и пиро-
электрической сепараций, имею-
щие ограниченное распростране-
ние, в отдельных случаях могут быть
весьма эффективными.
При сепарации по электропро-
водности на процесс значительно
влияют контактная электризация и
в меньшей степени пондеромотор-
ные силы, возникающие вслед-
ствие различия в диэлектрической
проницаемости разделяемых мине-
ралов и воздушной среды. При три-
боэлектрической сепарации в ряде
случаев имеют место пироэлектри-
ческий и фотоэлектрический эф-
фекты. Поэтому реальные процес-
сы электрической сепарации по
природе используемых электричес-
ких явлений весьма сложны и за-
Таблица 2.31
Знаки электрических зарядов,
образующихся при контактной
электризации пар минералов
Минерал Знак за- ряда Минерал Знак за- ряда
Сера — Каменная соль +
Кальцит — Кварц +
Микроклин — Каменная соль +
Кварц — Смитсонит
Халькозин — Микроклин +
висят от большого числа электри-
ческих свойств минералов.
Процесс электрической сепара-
ции в общем виде можно условно
разделить на три стадии: подготов-
ка материала к сепарации, зарядка
минералов и отделение заряженных
частиц друг от друга.
При предварительной подготов-
ке материала перед сепарацией пре-
дусматривается улучшение условий
разделения заряженных частиц и
изменение в нужном направлении
естественных электрических свойств
минералов для повышения эффек-
тивности зарядки.
Разделение заряженных частиц
улучшается при их подсушке, клас-
сификации и обеспыливании.
При большой влажности исход-
ного материала резко возрастают
силы сцепления частиц между со-
бой, поэтому подсушка материала
до состояния сыпучести обязатель-
на перед электрической сепараци-
880
Часть IX Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 2.32
Знаки электрических зарядов,
образующихся при контакте мине-
ралов с различными электризующи-
ми поверхностями
Минерал Эбонит Стекло Картон Целлулоид Слюда Медь Кадмий
Сера —
Кварц + —
Микроклин + —
Биотит + —
Касситерит + —
Гематит —
Халькозин + —
Гипс 4- — — — — + —
Смитсонит + + —
Магнезит + + —
Кальцит + + — — + +
Барит + + — — — + +
Каменная соль + + + + — — —
Циркон + — + + — —
Флюорит + + + + +
ей. Целесообразность полного уда-
ления поверхностной влаги реша-
ется в каждом конкретном случае,
так как для некоторых минераль-
ных пар остаточная влага благопри-
ятно влияет на процессе, повыша-
ется эффективность зарядки. Пыле-
видные частицы, обволакивая бо-
лее крупные, снижают селектив-
ность разделения, поэтому обеспы-
ливание, как правило, улучшает
показатели обогащения.
Перед разделением на барабан-
ных сепараторах рекомендуется
классификация по крупности, так
как при неклассифицированном
материале центробежные силы, ве-
личины которых в первом прибли-
жении пропорциональны кубу ди-
аметра частиц, могут нивелировать
действие электрических сил, про-
порциональных квадрату диаметра
частиц.
Если естественная разница в
электрических свойствах разделяе-
мых минералов недостаточна для
эффективной их зарядки, использу-
ют подготовительные способы, на-
правленные на изменение этих
свойств.
При сепарации по электропровод-
ности предварительная подготовка
должна быть направлена на искусст-
венное увеличение разницы в объем-
ной или поверхностной проводимос-
ти компонентов. Наиболее эффектив-
на при этом — реагентная и терми-
ческая подготовка частиц минералов.
Поверхностная электропровод-
ность минералов (особенно диэлект-
риков и полупроводников) в боль-
шой степени зависит от количества
сорбированной влаги, резко повыша-
ющей электропроводность. Поэтому,
регулируя количество влаги на ми-
неральной поверхности путем под-
сушки, увлажнения или проведения
процесса в кондиционированной ат-
мосфере, можно существенно менять
общую электропроводность частиц
минерала. В зависимости от объемной
электропроводности и степени гид-
рофобности разделяемых пар возмож-
ны три основных способа подготов-
ки материала к сепарации.
1. Компоненты минеральной
смеси значительно отличаются по
объемной электропроводности, но
гидрофильны, значения их общей
электропроводности в результате ад-
сорбции влаги уравниваются (рис.
2.87, а). В этом случае электричес-
кую сепарацию необходимо прово-
дить после подсушки до полного
удаления поверхностной влаги.
881
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.87. Влияние содержания адсорбируе-
мой влаги у на общую электропроводность
у минералов-проводников и диэлектриков
с различной степенью гидрофобности по-
верхности
При электрической сепарации
часто необходимо поддерживать
низкую влажность поверхности час-
тиц (значение гигроскопической
влажности существенного значения
не имеет). Этого можно достигнуть,
подогревая материал непосредствен-
но в бункере, на распределительном
лотке сепаратора, на электроде (ба-
рабане). Такие способы подготовки
применяют при сепарации концен-
тратов, полученных в результате обо-
гащения руд редких металлов.
2. Минералы с близкой объем-
ной электропроводностью характе-
ризуются различной, степенью гид-
рофобности (рис. 2.87, б). В этом слу-
чае необходимо увлажнение, обес-
печивающее повышение проводи-
мости более гидрофильного мине-
рала. Так, электрическая сепарация
алмазсодержащих концентратов не-
которых уральских месторождений
успешнее протекает при содержа-
нии в них влаги 4—7 %. У минера-
лов, сопутствующих алмазу, вслед-
ствие их гидрофильности, поверх-
ностная проводимость повышается,
а у гидрофобного алмаза остается
низкой.
3. Объемные электропроводнос-
ти компонентов близки, а их ад-
сорб-ционные характеристики по
отношению к воде симбатны (рис.
2.87, в). В этом случае перед приме-
нением сепарации необходимо из-
менение степени гидрофобности
одного из минералов, которое дос-
тигается обработкой минералов по-
верхностно-активными веществами.
При этом возможна следующая об-
работка:
селективно закрепляющимися на
поверхности одного из минералов
реагентами-гидрофобизаторами (на-
пример, при обработке пирохлора и
циркона флотационными собирате-
лями катионного типа гидрофоби-
зируется поверхность циркона, и во
влажном воздухе появляется замет-
ная разница в их электропроводно-
сти);
неорганическими реагентами,
способными селективно сообщить
проводящие свойства одному из
минералов, как вследствие гидрофи-
лизации, так и вследствие привноса
на поверхность дополнительных
носителей заряда — подвижных
ионов (например, при сепарации
кварца и авгита, роговой обманки и
андезина искусственная электропро-
водность кварца вызывается обра-
боткой материала хлоридами натрия
или калия);
сочетанием органических и не-
органических реагентов, причем не-
органические реагенты выполняют
функцию регуляторов, способствуя
селективному закреплению гетеро-
полярных органических реагентов.
Механизм обработки минералов
поверхностно-активными вещества-
ми для изменения их поверхност-
ной влажности перед сепарацией
аналогичен механизму обработки
реагентами при флотации.
Адсорбция влаги незначительно
влияет на свойства минералов вы-
сокой проводимости. Большее вли-
882
Часть IX Основное оборудование дтя переработки твердых отходов
яние на их свойства оказывает об-
работка реагентами, в результате ко-
торой на поверхности отдельных
минералов образуется пленка ново-
го вещества. Поверхностная прово-
димость минералов в этом случае
будет определяться электропровод-
ностью нового образования. Напри-
мер, электропроводность сфалери-
та может резко повыситься при по-
крытии его поверхности пленкой
сульфида железа или сернистой
меди. ‘ г
Не менее влияет химическая об-
работка и на свойства слабопрово-
дящих минералов. Например, поверх-
ность смитсонита после обработки
сернистым натрием, а затем солями
меди сульфидизируется и делается
электропроводной.
Обработка поверхностно-актив-
ными веществами и химическими
реагентами может проводиться сухим
способом (парами реагента или рас-
пылением раствора) или в водной
среде. При последнем способе требу-
ется обезвоживание и сушка матери-
ала перед электрической сепараци-
ей, поэтому его обычно используют
при доводке флотационных или гра-
витационных концентратов, когда
эти вспомогательные операции тех-
нологически оправданы.
Очень часто встречаются случаи,
когда на поверхности минералов в
процессе метаморфизма образуются
поверхностные пленки различного'
рода вторичных образований, и пе-
ред сепарацией необходима очист-
ка от них для восстановления пер-
вичных свойств минералов. Очистка
производится промывкой или интен-
сивной оттиркой. Оттирке, напри-
мер, подвергаются поступающие на
электрическую сепарацию эвксени-
то-монацитовые концентраты. Изве-
стны и химические способы очист-
ки, но они применяются редко.
Не менее эффективный способ
изменения электропроводности —
термическая подготовка. В отличие
от реагентной, она воздействует как
на объемную, так и на поверхност-
ную составляющую электропровод-
ности.
При термической подготовке
различие в электропроводности до-
стигается за счет неодинакового
изменения проводимости минера-
лов при нагревании. Для полупро-
водников и диэлектриков электро-
проводность с повышением темпе-
ратуры увеличивается, а для провод-
ников — уменьшается. Например,
электропроводность гематита при из-
менении температуры от 0 до 100 °C
возрастает более чем в два раза. Для
пирита минимум удельного сопро-
тивления наблюдается при 20 °C и
при изменении этого предела в обе
стороны электропроводность возра-
стает.
Зависимость между температу-
рой и электрическими свойствами
у разных минералов неодинакова,
поэтому каждой минеральной паре
соответствует оптимальный интер-
вал температуры, при котором име-
ет место наибольшая разница в их
электропроводности.
Необратимого изменения элект-
ропроводности достигают предвари-
тельным восстановительным или
окислительным обжигом, вызываю-
щим структурное превращение ми-
нералов, а также фазовые изменения
изоморфных примесей железа, тита-
на, марганца и других многовалент-
ных металлов. В результате обжига
можно изменить электропроводность
883
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
таких минералов, как лимонит, оли-
вин, смитсонит, эвксенит и др.
При трибоэлектрической сепа-
рации основные способы подготов-
ки материала, изменяющие электри-
ческие свойства минералов, — тер-
мическая, адсорбционная и хими-
ческая реагентная обработка по-
верхности, а также радиационное
воздействие.
Термическая обработка — основ-
ной способ подготовки материала.
При комнатной температуре кон-
тактные заряды незначительны по
величине, поэтому материал перед
сепарацией обычно нагревают до
50—300 °C. Выбор оптимальной тем-
пературы нагрева имеет большое
значение и для каждой пары мине-
ралов подбирается опытным путем.
Известны случаи положительного
воздействия охлаждения разделяе-
мых минералов. Эффективный ме-
тод регулирования поведения ми-
нералов в процессе трибоэлектри-
ческой сепарации — адсорбционное
и химическое воздействие различ-
ных соединений. При адсорбции на
поверхности минералов различных
веществ и при химическом измене-
нии поверхностного слоя происхо-
дит переход электронов через гра-
ницу раздела фаз, что сопровожда-
ется резким изменением концент-
рации свободных носителей элект-
рического заряда.
На работу выхода электронов
влияют сорбционные слои поляр-
ных соединений. Если создать ус-
ловия для их селективной физичес-
кой сорбции или хемосорбции на
одном из минералов, можно до-
биться изменения не только вели-
чины, но и знака заряда, возника-
ющего на нем при контактной элек-
884
тризации. Например, сильвин и га-
лит при контакте с алюминиевым
и другими электризаторами заряжа-
ются отрицательно. После обработ-
ки этой минеральной смеси амми-
аком знак заряда сильвина изменя-
ется вследствие образования на его
поверхности хемосорбционного
слоя. Знак поверхностного заряда
галита в этом случае не меняется.
Еще значительнее на работу вы-
хода электронов влияет селектив-
ная хемосорбция гетерополярных
поверхностно-активных веществ.
Работа выхода электронов кристал-
ла в зонах закрепления реагента с
длиной аполярной части в несколь-
ко атомных радиусов будет прибли-
жаться к ионизационному потенци-
алу этой части молекулы. В резуль-
тате полностью изменяется харак-
теристика зарядки минерала. На-
пример, при зарядке смеси минера-
лов — сильвина и галита — в их
естественном виде при помощи
электризатора оба они получают
заряд одного знака, но различный
по величине. После обработки их
фталевым ангидридом, селективно
закрепляющимся на поверхности
сильвина, минералы получают про-
тивоположные по знаку заряды.
Существенно изменяются элек-
трические свойства при изменении
химического состава поверхностно-
го слоя. При химическом воздей-
ствии на поверхности минералов об-
разуется пленка нового соединения
толщиной в несколько монослоев,
и электрические свойства частицы
будут определяться свойствами это-
го нового соединения. В качестве
примера можно привести обработ-
ку газообразным фтористым водо-
родом или раствором фтористово-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
дородной кислоты смеси полевых
шпатов и кварца при их разделении.
Резкое изменение величины и зна-
ка контактного заряда, приобрета-
емого полевыми шпатами в резуль-
тате этой обработки, следует отне-
сти за счет образования на их по-
верхности пленки фторсиликатов.
На поверхности же кварца пленка
нс образуется; он подвергается лишь
очистке и травлению.
Активизация примесных уров-
ней и увеличение концентрации
носителей зарядов в зоне прово-
димости минералов-полупровод-
ников могут быть достигнуты так-
же в результате облучения повер-
хности минералов. При определен-
ной частоте и интенсивности из-
лучения можно селективно изме-
нять характер контактной элект-
ризации компонентов минераль-
ной смеси. Так, при облучении ин-
фракрасными лучами (длина вол-
ны от 10“6 до 1,510 2 м и интен-
сивность 0,7—0,9 Вт/см2) смеси
фосфорита и силикатных минера-
лов контактный заряд силикатных
примесей увеличивается почти на
два порядка.
Возможность разделения мине-
ралов по электропроводности с
Коллективный концентрат
Электрическая сепарация '
Провод-1
ники I
Электрическая сепарация
Немагнитная
фракция
Электрическая сепарация
Провод- Непровод-
ники ники
Провод-
ники
Непровод-
ники
Электромагнитная сепарация
Электромагнитная сепарация
Магнитная Немагнитная
фракция фракция
Магнитная Немагнитная
фракция фракция
Электриче коя сепарация
(Провод- Непровод-
ники ники
I Провод-
ники
Рутил
-------1
Магнитная сепарация
Электрическая сепарация
Провод-
ники
Ильменит
Провод-
ники
Непровод-
ники
Непровод-
ники
Ставролит
I-----------
Концентрация
Хромит
Ильменит
Сушка
Г-----------
Электрическая сепарация
Сушка
Трибоэлектростатическоя сепарация
Провод-
ники
Непровод-
ники
Электромагнитная сепарация
Электромагнитная сепарация
Циркон
Магнитная
фракция
Немагнитная
фракция
Дистен
Хвосты
Рис. 2.88. Схема доводки черновых гравитационных концентратов при обогащении тита-
но-циркониевых песков
885
Глава 2 Оборудование для физико механических методов переработки
Таблица 2,33
Определение возможности разделения минералов по электропроводности,
магнитным и гравитационным свойствам
Диэлектрик Проводник
Плот- ность, г/см3 магнит- ный слабомаг- нитный немаг- нитный сильно- магнит- ный магнит- ный слабомаг- нитный немаг- нитный Плот- ность, г/см3
Более 8,0 8,0 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 Танталит Золото Медь Более 8,0 8,0 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5
Шеелит Ферберит Воль- фрамит Галенит Касси- терит Вуль- фенит
Бадделеит < Самар- скит Халько- зин
Монацит Борнит Бастне- зит Магне- тит Колумбит Гематит Франк- линит Пирит Лопарит Молиб- денит
Ксенотим Циркон Ильме- нит (с высо- ким со- держа- нием железа) Ильме- нит Эвксенит Хромит
Барит Перов- скит Корунд Давидит Ильваит Пирро- тин Пиро- хлор Ковел- лин Рутил Халько- пирит Брукит
886
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.33
Диэлектрик Проводник
Плот- ность, г/см3 магнит- ный слабомаг- нитный немаг- нитный сильно- магнит- ный магнит- ный слабомаг- нитный немаг- нитный Плот- ность, г/см3
4,0 3,5 3,0 2,5 > - * Гранат Сидерит Ставро- лит Целестин Кианит Марматиг Эгирин Сфалерит 4,0 3,5 3,0 2,5
Оливин Эпидот. Форсте- рит Роговая обманка Турмалин Алмаз Топаз Сфен Силли- манит Флюорит Апатит • Акмит Авгит i
Слюда (биотит) Ангид- рит Слюда (мусковит) - ’’ • - -
Берилл Полевой шпат Кальцит Кварц Нефелин
Гипс Хризотил Сер?— 1 г Графит
помощью электрической сепара-
ции в сочетании с магнитными и
гравитационными методами обо-
гащения можно определить с по-
мощью табл. 2.33.
Товарные концентраты содержат:
ильменитовый от 96 до 98 % ильме-
нита или 60—61,5 TiO2; 2—2,5 % SiO2;
1,5—2,5 % А12О3; рутиловый от 92 до
94 % рутила и 4—5 % ильменита или
91—95 % TiO2; цирконовый от 92 до
97 % циркона или 60—65 % ZrO2; став-
ролитовый от 85 до 90 % ставролита
или 44,5—47,5 % А12О3; дистен-сил-
лиманитовый от 90 до 93 % дистена
и силлиманита или 56—58 % А12О3.
При доводке пирохлоровых кон-
центратов в отечественной практике
электрическую сепарацию применя-
ют для отделения пирохлора от цир-
кона, апатита, сфена и примесей си-
ликатных минералов. Схема доводки
таких концентратов показана на рис.
2.89. Получаемый пирохлоровый кон-
центрат содержит более 37 % Nb2O5,
при высоком извлечении. При довод-
887
Глава 2 Оборудование для физико-механических методов переработки
Черновой концентрат
Обезвоживание, сушка
----------Т---------
Рассев
— 1,2+0,5 мм -0,5+0,3 мм —0,3+0 мм
Магнитная сепарация (раздельно по классам)
Электрическая сепарация (раздельно по классам)
Электрическая сепарация
Электрическая сепарация
Магнитный
продукт
Электрическая
сепарация
Электрическая
сепарация
Полевошпатовый продукт
Флотогровитация сульфидов, апатита (классы —1,2+0,5 и —0,5+0,3 мм)
Флотация сульфидов, апатита, сфена, циркона (класс —0,3+0 мм)
Сушка
Сульфидный продукт
Апатитовый продукт
Сфено-цирконовый продукт
Магнитная сепарация (раздельно по классам — 1,2+0,5 и —0,5+0,3 мм)
Электрическая сепарация (по классам)
Электрическая сепарация
Электрическая сепарация
Электрическая
сепарация
Электрическая
сепарация
Пирохлоровый
концентрат
Промпродукты
Промпродукт
на переработку
Рис. 2.89. Схема доводки пирохлоровых концентратов электрической сепарацией
ке другого ниобиевого чернового кон-
центрата — лопаритового — на сепа-
раторе СЭС-1000 М в непроводнико-
вую фракцию выделяются нефелин,
полевой шпат и часть эгирина, а в
проводниковую — лопарит и эгирин.
После магнитной сепарации из пос-
ледней фракции получают концент-
рат, содержащий до 95 % лопарита.
Электрическая сепарация при-
меняется также при извлечении ал-
мазов. Разделение основано на раз-
личии электропроводности алмаза
и пустой породы. Схема доводки
черновых алмазных концентратов
показана на рис. 2.90.
Схема трибоэлектростатической
сепарации полевошпатового сырья
показана на рис. 2.91.
На рис. 2.92 приведена схема се-
парации сильвинитовой руды. Пред-
варительно руда измельчается по зер-
ну до 3 мм и электризуется в сушиль-
ном аппарате (100—130 °C) с одно-
временной реагентной обработкой.
В табл. 2.34 приведены возмож-
ные области применения электри-
ческой сепарации.
По разнообразию областей при-
менения, многочисленности видов
минералов и материалов, поддаю-
щихся разделению (с учетом воз-
888
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Концентрат отсадки
—16+4 ллм —4+0,5 мм
Магнитная сепарация
Магнитная Немагнитная
фракция фракция
4
Сушка
Грохочение
Исходный материал
I
Сушка
—6,5+О, в мм
) Дробление
I
Осаждение
I----------1
Слюдяной Пыль
продукт
Измельчение
Электрическая сепарация
(по классам)
Проводни- Непроводни-
ковая ковая
фракция фракция
Рентгенолюминесцентная разборка
Подогрев и
обеспыливание
I------------1
Магнитная Пыль
сепарация
----------1
) Магнитный
продукт
в отвал
Алмазы
Воздушная сепарация
Полевошпатовый
концентрат
Хвосты
отвальные
Рис. 2.90. Схема доводки черновых алмаз-
ных концентратов электрической сепара-
цией
можности предварительной их об-
работки), методы электрической се-
парации стоят в одном ряду с фло-
тационными методами. Это обсто-
ятельство, а также необходимость
освоения технологий переработки
новых сложных видов сырья, ука-
зывают на большую перспектив-
ность их использования в самых раз-
личных отраслях народного хозяй-
ства.
Классификация основных элек-
трических сепараторов производит-
ся по способу электрической сепа-
рации, характеристике электричес-
кого поля, в котором происходит
Рис. 2.91. Схема обогащения полевых шпа-
тов с использованием трибоэлектростати-
ческой сепарации
Исходная руда
I
Обработка при 80‘С
I
Основная сепарация
I----------------------
/ перечистка
концентрата
// перечистка
концентрата
/// перечистка
концентрата
-----1------
Концентрат Промпродукт Хвосты
Рис. 2.92. Схема сепарации сильвинитовой
руды
889
Глава 2 Оборудование для физико-механических методов переработки
разделение, характеру движения ма- для которого они предназначены, териала через рабочее простран- разделяются на четыре группы (табл, ство. 2.35). Способ сепарации характери- Электрические сепараторы в за- зует электрическое свойство мине- висимости от способа разделения, ралов, которое положено в основу Таблица 2.34 Возможные области применения электрической сепарации
Руда, перераба- тываемый продукт Назначение электри- ческой сепарации Способ электричес- кой сепарации Стадия внедрения
Руды и продукты черных металлов
Железная Обогащение. Получе- ние сверхбогатых кон- центратов. Обеспыли- вание и классификация различных продуктов На коронных барабан- ных и камерных сепа- раторах, на трибоадге- зионных сепараторах Промышленная
Титаномагнетитовая Доводка гравитацион- ных продуктов для от- деления титаномагне- тита от пироксенов и апатита То же Полупромышленная
Марганцевая, хромитовая, сурьмяная и др Обогащение, классифи- кация и обеспыливание различных продуктов » »
Руды и продукты цветных металлов
Оловянная, вольфрамовая Обогащение Доводка некондиционных про- дуктов На коронных барабан- ных и камерных сепа- раторах, на трибоадге- зионных сепараторах Промышленная
Полиметаллические: медная, цинковая, свинцовая и др. Доводка промпродук- тов и черновых концен- тратов флотации, гра- витации и др То же »
Литиевая Обогащение сподуме- новых и других руд Трибоадгезионная се- парация Полупромышленная
Коллективные концентраты россыпных и рудных месторождений Селективное обогаще- ние и доводка продук- тов, содержащих золо- то, платину, алмазы, монацит, циркон, ко- лум-бит, эвксенит, са- марскит, танталит, бе- рилл и др. На коронных, коронно- электростатических, электростатических, диэлектрических, три- боадгезионных сепара- торах Промышленная
Уголь, сланцы, горючие
Уголь каменный Обогащение, класси- фикация и обеспыли- вание. Петрографичес- кое обогащение (выде- ление фюзена). Полу- чение угольных порош- ков для литейного про- изводства и др. На коронных барабан- ных и камерных сепа- раторах, на трибоадге- зионных сепараторах Полупромышленная
890
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.34
Руда, перераба- тываемый продукт Назначение электри- ческой сепарации Способ электричес- кой сепарации Стадия внедрения
Сланцы горючие Выделение породных включений. Получение керогена На трибоадгезионных сепараторах Лабораторная
Неметаллические полезные ископаемые и материалы
Фосфоритная Обогащение, класси- фикация и обеспыли- вание На трибоэлектросгати- ческих и трибоадгези- онных сепараторах Промышленная
Калийная Обогащение сильви- нитовой руды (разде- ление сильвина и га- лита) Тоже »
Графитовая Обогащение. Доводка и классификация некон- диционных продуктов На коронно-электро- статических и трибо- адгезионных сепарато- рах 11ол упромышл енная
Асбестовая Обогащение, класси- фикация и обеспыли- вание низших сортов асбеста На коронных барабан- ных и камерных, а так- же на трибоадгезион- ных сепараторах »
Серная, борная Обогащение. Доводка некондиционных про- дуктов На трибоэлектроста- тических и трибоад- гезионных сепарато- рах »
Кианитовая, магнези- товая, баритовая, бру- ситовая и др. Обогащение То же »
Силлиманитовая Обогащение силлима- нитовых сланцев На трибоэлектростати- ческих сепараторах »
Вермикулитовая Обогащение, доводка черновых концентра- тов, классификация На коронных, трибо- элекгростатических и трибоадгезионных се- параторах Промышленная
Каолиновая, тальковая Обогащение, класси- фикация На коронных камерных и трибоадгезионных сепараторах Полупромышленная
Прочие материалы
Соль пищевая Обогащение, класси- фикация На коронных и трибо- адгезионных сепарато- рах Промышленная
Кварц пылевидный (маршаллит), пегматит молотый Классификация 11а трибоадгезионных сепараторах »
Флюсы металлурги- ческие Классификация извест- няка и др. То же »
Керамическое сырье (перлит, вулканичес- кое стекло, мрамор, гранит, слюды и др.) Обогащение, класси- фикация и обеспыли- вание мелких классов На коронных и трибо- адгезионных сепарато- рах »
891
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Продолжение табл. 2.34
Руда, перераба- тываемый продукт Назначение электри- ческой сепарации Способ электричес- кой сепарации Стадия внедрения
Пески кварцевые, дунитовые и др. Обогащение, класси- фикация и обеспыли- вание стекольных, фор- мовочных, отделочных, бетонных и других про- дуктов На коронных и трибо- адгезионных сепарато- рах Промышленная
Компоненты, исполь- зуемые в пластмассо- вом, электроугольном, электродном производ- стве Обогащение, класси- фикация (в частности формальдегидных, фе- нолформальдегидных, уротропина и др.) То же »
Абразивы (электроко- рунд, карбид кремния, карбид бора, пемза и др.) Обогащение, класси- фикация На трибоадгезионных сепараторах »
Порошки, используе- мые в порошковой ме- таллургии (железные, алюминиевые, никеле- вые, вольфрамовые, молибденовые, титано- вые, из нержавеющей стали и др.) Классификация по крупности, форме, на- сыпной массе, удале- ние неметаллических включений На коронных и трибо- адгезионных сепарато- рах »
Утяжелители (ферро- силиций, барит и др.) Узкая классификация по крупности и объем- ной массе На коронных и трибо- адгезионных сепарато- рах Полупромышленная
Отходы промышлен- ных предприятий Регенерация горелых земель (в том числе с включением цветных и др. металлов) Обогащение декласси- рованных промышлен- ных отходов, отходов от шлифования, домен- ного графита и др. Классификация волок- нистых и пластинчатых материалов (древесные опилки и др.) На коронных, коронно- электростатических , электростатических и трибоадгезионных се- параторах Промышленная
Продукты химических, фармацевтических, за- водов и др. Классификация по крупности (периклаз, селитра калиевая и нат- риевая, перхлорат ам- мония, сурьма трех сер- нистая и т.п.) На трибоадгезионных сепараторах Промышленная
Низшие сорта цемента Классификация с целью получения высокока- чественных марок це- мента То же Полупромышленная
892
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл. 2.34
Руда, перераба- тываемый продукт Назначение электри- ческой сепарации Способ электричес- кой сепарации Стадия внедрения
Зерновые, крупяные, технические и другие культуры, различные семена Обеспыливание очист- ка от сорных примесей, выделение зерновых примесей и калиброван- ных семян На коронных, коронно- эл ектростатич еск их, и трибоадгезионных сепараторах Полупромышленная
Промпродукгы перера- ботки зерновых, крупя- ных и других культур Сортировка и улучше- ние качества, выделе- ние муки высших сор- тов из муки простого помола То же • / То же
Таблица 2.35
Классификация электрических сепараторов
Способ сепарации Для разделения по электропроводности Трибо- электро- стати- ческие Пиро- электри- ческие Диэлектри- ческие
По характеристике поля в ра- бочем пространстве Электростатические, элект- рические коронные, корон- но-электростатические Электростатич ески е —
По характеру движения мате- риала через рабочее простран- ство и конструктивным приз- накам: материал движется по криво- линейному транспортирую- щему электроду материал движется по плос- кому транспортирующему электроду материал находится в состоя- нии свободного падения материал движется во взве- шенном состоянии Барабанные, лотковые с криволинейным профилем лотка Лотковые с прямым профилем лотка, виброплоскостныс, плас- тинчатые, кольцевые, ленточные и др. Камерные, трубчатые • С дутьем, дисковые, кипящего слоя
процесса, а параметры поля и ха-
рактер движения материала — со-
отношение основных электрических
и механических сил, действующих
на частицы.
2.3.2. Сепараторы для разделения
минералов по электропроводнос-
ти
Для разделения минералов по
электропроводности применяют
электростатические и электричес-
кие сепараторы. Разделение произ-
водится в воздушной среде в не-
однородном электрическом поле по-
стоянной полярности. По конструк-
тивному признаку наиболее распро-
странены в практике электрического
обогащения барабанные и камерные
сепараторы.
На рис. 2.93 показаны основные
схемы барабанных сепараторов для
893
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
разделения минералов по электро-
проводности. На рис. 2.93, а показа-
на схема барабанного электростати-
ческого сепаратора, в котором ми-
нералы получают заряды, касаясь
электрода, находящегося под высо-
ким потенциалом.
Исходный материал из бункера
подается на заземленный барабан с
установленным около него электро-
дом. Электропроводные частицы за-
ряжаются и отталкиваются от него,
а неэлектропроводные падают без от-
клонения по траектории, определя-
емой механическими силами, дей-
ствующими на частицы. При помо-
щи передвижных делительных пере-
городок электропроводные частицы
попадают в приемник ПР, неэлект-
ропроводные— в приемник HP, а
сростки и полупроводники — в при-
емник ПП.
В сепараторах некоторых конст-
рукций этого типа электрод выпол-
няется не в виде барабана, а в виде
виброплоскости или ленты. Мате-
риал разделяется в неоднородном
поле, образующемся на краю виб-
роплоскости. Материалы, применя-
емые для изоляции электрода, по-
зволяют доводить подаваемое на-
пряжение до 100—150 кВ.
На рис. 2.93, б изображена схема
электрического барабанного сепара-
тора, в котором разница в зарядах
частиц создается в результате их
ионизации, с одновременной разряд-
кой при соприкосновении с зазем-
ленным электродом. Сепараторы
этого типа известны под названием
коронных.
Сепаратор состоит из вращаю-
щегося (с регулируемой скоростью)
металлического заземленного бара-
бана и остроконечного электрода
или системы из нескольких элект-
родов, на которые подается высо-
кое напряжение, обычно отрица-
тельного знака. Вспомогательными
частями сепаратора являются: пи-
тающий бункер, устройство для
очистки поверхности барабана от
прилипших частиц и приемные бун-
кера для продуктов обогащения.
Рис. 2.93. Схемы барабанных сепараторов для разделения минералов по электропровод-
ности с транспортирующим электродом барабанного типа:
а — электростатический сепаратор; б — коронный сепаратор; в — коронно-электростатический
сепаратор:
1 — бункер; 2 — заряженный или заземленный барабан; 3 — остроконечный электрод; 4 —
цилиндрический электрод; 5 — устройство для очистки барабана; HP — приемник для непро-
водников; ПП — то же, для промпродукта; ПР — то же, для проводников; • — проводники;
О — непроводники
894
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Электризатор и сепарирующая
часть совмещены в одном узле ма-
шины. Минералы заряжаются в вер-
хней зоне ab (рис. 2.93, б) межэлек-
тродного промежутка. Разноименно
заряженные частицы непосред-
ственно разделяются в нижних зо-
нах. При вращении барабана мине-
ралы из питающего бункера посту-
пают в зону ab, где приобретают од-
ноименные электрические заряды в
результате бомбардировки газовы-
ми ионами. В зоне Ьс создается раз-
ница в величинах и знаках зарядов,
так как кинетика разрядки провод-
ников, полупроводников и диэлек-
триков через заземленный барабан
неодинакова. Непроводящие части-
цы, благодаря остаточному заряду,
удерживаются на поверхности ба-
рабана вплоть до точки е, и попада-
ют в бункер HP.,
Проводящие частицы быстро
разряжаются и, приобретая заряд,
одноименный с зарядом барабана,
отталкиваются от него на участке
cd и попадают в приемник ПР. По-
лупроводники и сростки минералов
концентрируются в среднем прием-
нике ПП.
Схема наиболее распространен-
ного коронно-электростатического
сепаратора для разделения минера-
лов по электропроводности (рис.
2.93, в) отличается от схемы сепа-
ратора (рис. 2.93, 6) наличием до-
полнительного цилиндрического
электрода, на который подается та-
кое же напряжение, как и на коро-
нирующий электрод. Радиус кривиз-
ны цилиндрического электрода зна-
чительно больше, чем коронирую-
щего, но меньше радиуса заземлён-
ного барабана. Вследствие этого
между барабаном и электродом со-
здается неравномерное электроста-
тическое поле постоянной поляр-
ности. Так как в рабочей зоне два
поля (электрическое поле коронно-
го разряда и электростатическое),
то сепаратор этого типа называется
коронно-электростатическим.
Образование зарядов на части-
цах минералов путем ионизации в
зоне abc (рис. 2.93, в) в этих сепара-
торах аналогично коронным сепа-
ратором. Процесс же разделения за-
ряженных частиц различен. Созда-
ние в рабочей зоне дополнительно-
го неравномерного поля увеличива-
ет относительную роль пондеромо-
торных сил, способствующих более
раннему отклонению проводящих
частиц от барабана. Частицы ди-
электриков при прочих равных ус-
ловиях удерживаются на большем
участке периметра барабана, в ре-
зультате чего увеличивается разни-
ца в траекториях проводящих и не-
проводящих частиц.
В табл. 2.36 приведены техничес-
кие характеристики промышленных
секционных электрических сепара-
торов.
Устройство коронного барабанно-
го сепаратора ИГД, сконструирован-
ного в институте горного дела им.
А.А. Скочинского, показано на рис.'
2.94. Сепаратор состоит из трех ана-
логичных секций, скомпонованных
одна над другой. При помощи дели-
тельных плоскостей промпродукт на-
правляется на перечистку в секции,
расположенные ниже. В качестве ко-
ронирующих электродов используют
устройство из нескольких проволок
или тонкостенных трубок диаметром
20 мм с врезанными в них лезвиями
толщиной 0,1 мм, направленными в
сторону барабана. Электроды зак-
895
оо
vO
О'.
Таблица 2.36
Технические характеристики промышленных секционных электрических сепараторов
Параметры Коронные Трибоэлектростатические
Коронно-элект ростатичсские барабанные Каме] эные Барабанные Лотковые
СЭС-2000 СЭС-1 ооом СБЭ КМП КМП-1 СЭП-1 СЭП-2 СЭС-2000С ЭКС-2000 СТЭ ПЭСС
Производительность по исходному питанию, т/ч 4—20 1—5 4 1,2 2—4 4 4 12 10 6 20
Крупность питания, мм 1,5—0,074 1,5—0,074 До4 0,4 До 5 До 1 До 1 1,5-0,074 ДоЗ 1—0,074 1—0,074
Питатель: тип ширина щели, мм Валковый 0—25 Самотх :чный Валковь 1Й 0—15 С амотечны 0—15 4
Заземленный электрод: диаметр, мм длина, мм частота вращения, мин-1 150 2000 410; 450;500 150 1000 (Плавная) 110—520 300 2000 (Плавная) 50—400 2x500 2x2000 150 1000 40-420 300 1000 40-420 150 2000 (Плавная) 110—520 300 2000 50-400 2000 1500
Диаметр отклоняющего электрода, мм 30 30 30 — — 30 30 30 — — —
Напряжение на элект- родах, кВ До 20 ' До 20 До 60 До 50 До 50 До 40 До 40 До 50 До 50 До 40 До2
Расстояние между электродами, мм: сверху снизу — — 0—80 100—250 150-400 80—200 80—300 — . — — 0-80' 0—200 0—200
Установочная мощность, кВт 7,5—12— —16,5—21 7,5—12— —16,5—21 — 3 4 4,2 4,2 16,5- . 1,5 0,5 2
Габаритные размеры, мм:
длина ширина высота 3620 1350—2020— —2700—3370 3950 2650 1350—2020— —2700—3370 •3850 4295 3400 6630 2285 1922 4456 3170 2180 5500 2750 1692 3922 2750 2500 4790 3620 2700 3950 4050 3650 6560 2890 2120 4610 4500 2000 11580
Масса, т 6,3—22,7 5,0—18,3 16,0 2,2 3.8 4,9 8,9 18,0 21,5 5,4 7,5
Начало серийного вы- пуска, год 1972 1970 1974 1972 1971 1973 1973 1974 1972 1970 1976
Глава 2. Оборудование для физико-механических мет<
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.94. Промышленный коронный бара-
банный сепаратор ИГД:
1 — бункер с питателем; 2— лоток с насадкой
для гашения скорости с регулируемой выпус-
кной щелью; 3— заземленный электрод (ба-
рабан); 4 — промежуточный бункер; 5 — ко-
ронирующий электрод; 6 — делительные плос-
кости (перекидные стенки); 7— 9— приемни-
ки; 10 — электронагревательные элементы
репляют в держатель параллельно об-
разующей барабана. Диаметр бараба-
нов, изготовленных из стали, 300—
350 мм, длина 2000 мм, частота вра-
щения от 30 до 120 мин-1. Рабочее
напряжение, подаваемое на элект-
роды; до 50 кВ, максимальный ток
в межэлектродном пространстве
около 50 мА. Суммарный расход
электроэнергии, в том числе на при-
вод барабана, 1,5 кВт*ч. Производи-
тельность сепаратора 1,5—2 т/ч на
1 м длины электрода.
На рис. 2.95 показана схема трех-
каскадного электростатического ба-
Рис. 2.95. Схема трехкаскадного электро-
статического барабанного сепаратора
НИЛ-1:
1 — бункер с барабанным питателем; 2 — воз-
духоподогреватель; 3 — коронирующий элек-
трод; 4 — отклоняющие электроды; 5— щет-
ки; 6 — барабанные электроды; 7 — воздухо-
провод к вентилятору; 8, 9— приемники для
непроводников и проводников; 10 — подача
воздуха
рабанного сепаратора НИЛ-1, при-
меняемого для доводки алмазео-
держащих гравитационных концен-
тратов. Его отличительная особен-
ность — конструкция отклоняющих
электродов, выполненных в виде
вращающихся бакелитовых трубок.
Диаметр барабана 200 мм, длина
750 мм, частота вращения 40 мин-1.
Производительность сепаратора
1 т/(ч • м).
В сепараторе СЭС-2000 (рис.
2.96) каждый блок электродов
включает приемную течку, бара-
банный заземленный трубчатый от-
клоняющий электроды, щетку, от-
секатель, транспортирующие жело-
ба. На 2—4 блока электродов обыч-
897
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.96. Схема сепаратора СЭС-2000:
1 — питатель; 2— коропирующий электрод;
3 — отклоняющий электрод; 4 — барабанный
заземленный электрод; 5 — отсекатель; 6 —
очищающая щетка
но применяется один блок-пита-
тель; при схемах из 5—11 блоков
электродов, располагаемых в три
каскада, число питателей — 4. Се-
параторы этого типа могут соби-
раться по 27 технологическим схе-
мам обогащения.
Сепаратор СЭС-1000М отлича-
ется от сепаратора СЭС-2000 дли-
ной электродов. Сепараторы СЭС-
2000 и СЭС-1000М предназначены
для обогащения разнообразных руд
и доводки черновых концентратов
редких, цветных, черных металлов
и др.
Технические характеристики
промышленных сепараторов этого
типа приведены в табл. 2.36.
Лотковые электростатические се-
параторы применяют реже барабан-
ных.
Рис. 2.97. Лотковый щелевой электростати-
ческий сепаратор «Лурги»:
1 — лоток; 2— электроды (типа I или Z/); 3 —
источник высокого напряжения; 4— наклон-
ная плоскость; 5— край лотка
Лотковый щелевой сепаратор
«Лурги» (рис. 2.97) состоит из сплош-
ного заземленного наклонного лот-
ка и изолированной от него подвес-
ной системы электродов, на которую
подается высокое напряжение от
источника. Хорошо проводящие ча-
стицы смеси, проходящие сравни-
тельно большой путь, благодаря че-
редующемуся соприкосновению с
электродом с одной стороны и за-
земленными лотком — с другой, не-
прерывно перезаряжаются, пока не
попадут через щели в улавливающее
пространство, образованное элект-
родами желобчатой формы. В после-
дних частицы движутся вниз под
действием силы тяжести и вибра-
ции и выводятся из процесса по на-
клонной плоскости. Плохо проводя-
щие частицы остаются на лотке и
разгружаются у его края.
898
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.98. Электрический сепаратор ПЭСС:
1— питатель; 2— пластинчатый заземленный
электрод; 3— верхний высоковольтный элек-
трод; 4 — нижний высоковольтный электрод;
5 — изолятор; 6, 7 — приемники продуктов
сепарации; 8 — отсекатель
На рис. 2.98 приведена схема
ячейки сепаратора ПЭСС, разра-
ботанного. Верхнеднепровским
ГМК для доводки коллективного
концентрата. В табл. 2.36 даны тех-
нические характеристики сепарато-
ра с четырьмя питателями, собран-
ного из 88 ячеек, включенных пос-
ледовательно и параллельно. Верх-
ний клинообразный электрод 3 и
нижний цилиндрический электрод
4 подключаются к разноименным
полюсам высоковольтного генера-
тора. Нагретый до температуры 80—
120 °C концентрат поступает через
питатель на пластинчатый зазем-
ленный электрод 2, по которому
попадает в межэлектродное про-
странство, где минералы-провод-
ники приобретают больший индук-
тивный заряд, чем минералы-диэ-
лектрики, и отклоняются к верх-
Рис. 2.99. Сепаратор КМП-1:
1 — питатель; 2 — рабочая секция; 3— течка
подвижная; 4 — коронирующий электрод (про-
волочный); 5 — заземленный отклоняющий
электрод; 6 — встряхиватель электродов (элек-
тромагнитный); 7 — пульт управления и ис-
точник высокого напряжения
нему электроду 3, после чего попа-
дают в приемник 6. Минералы-ди-
электрики отклоняются в сторону
нижнего электрода 4 и попадают в
приемник 7.
Для классификации и обеспы-
ливания различных материалов
применяются секционные корон-
ные камерные сепараторы КМП и
КМП-1 (см. табл. 2.35). Сепаратор
899
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
КМП предназначен для классифи-
кации по крупности и насыпной
массе сыпучих материалов (желез-
ных порошков мельче 0,4 мм, насып-
ная масса 1,5—3,5 г/см3, и других
металлических и неметаллических
порошков). Состоит из рамы, само-
течного питателя, трех рабочих бло-
ков, встряхивателей электродов и
прочих узлов. Коронирующие элек-
троды сменные (игольчатые и про-
волочные).
Сепаратор КМП-1 (рис. 2.99)
предназначен для обеспыливания и
классификации различных рудных
и нерудных материалов по крупно-
сти и насыпной массе.
Работу барабанных и других се-
параторов регулируют, изменяя на-
пряжение (подаваемое на электро-
ды), взаимное расположение элект-
родов, частоту вращения барабана
(или угол наклона лотка) и поло-
жение делительных перегородок.
2.3.3, Трибоэлектростатические
сепараторы
Для разделения смеси минера-
лов, представленных непроводника-
ми, применяют трибоэлектричес-
кую сепарацию. В трибоэлектрос-
татических сепараторах поле посто-
янной полярности может быть од-
нородным и неоднородным. Среда
сепарации — воздух. Используют в
основном сепараторы барабанные,
камерные, лотковые и трубчатые.
Трибоэлектростатический барабан-
ный сепаратор (рис. 2.100) имеет
зарядное устройство, которое час-
то отделено от сепарирующей об-
ласти. Минералы заряжаются элек-
тризацией в результате контакта
друг с другом и с материалом пи-
тателя. Сепаратор снабжен нагре-
Рис. 2.100. Схема трибоэлектростатическо-
го сепаратора барабанного типа:
1 — электризатор; 2, 3 — электроды соответ-
ственно металлический заземленный и элект-
ростатический
вателем для подогрева материала
до 120—200 °C, поэтому для мине-
ралов, склонных к пироэлектричес-
кой электризации, вспомогательное
значение при создании зарядов,
может иметь пироэлектрический
эффект.
Разделение происходит в элект-
ростатическом неоднородном поле
постоянной полярности напряжен-
ностью 2—4 кВ/см, создаваемом меж-
ду металлическим заземленным
электродом и цилиндрическим
электродом, на который подается
высокое напряжение. Полярность
напряжения подбирается с учетом
знака заряда, приобретаемого ми-
нералами при электризации.
Устройство многокаскадного про-
мышленного барабанного сепарато-
ра «Джонсона» показано на рис. 2.101.
Барабанные электроды изготовляют
из меди, латуни или нержавеющей
стали, причем выбор материала для
электродов при сепарации руды раз-
личного вещественного состава оп-
ределяется характером контактных
явлений, происходящих между час-
тицами и барабаном.
900
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.101. Схема многокаскадного трибоэ-
лектростатического барабанного сепара-
тора «Джонсона»:
1 — барабанные электроды; 2— противостоя-
щие латунные электроды
Барабаны диаметром 75 мм и дли-
ной 2400 мм вращаются с частотой
35—60 мин-1. Противостоящие ла-
тунные электроды диаметром 25 мм
вращаются с частотой 75 мин-1. На
эти электроды подается высокое
напряжение (15—18 кВ) отрица-
тельного или положительного зна-
ка. Производительность сепаратора
1—2 т/(ч*м), крупность обрабаты-
ваемого материала от 0,1 до 1,7 мм.
Сепараторы этого типа применяют-
ся для разделения полевых шпатов
и кварца, при обогащении фосфо-
ритов, вермикулита и других мате-
риалов.
Такой сепаратор в принципе
можно использовать и для разделе-
ния по электропроводности, но для
этой цели он почти не применяет-
ся, так как коронные электрические
сепараторы более эффективны.
В СССР разработаны барабан-
ные трибоэлектрические секцион-
ные сепараторы СЭП-1 и СЭП-2 (см.
табл. 2.36), изготовляемые на базе се-
паратора СЭС-ЮООМ. В каждом из
блоков электродов размещены ба-
рабанный заземленный и трубчатый
отклоняющий электроды, щетка,
плоскости для трибозарядки ком-
понентов частиц сепарирующих
материалов, отсекатель, транспорти-
рующие желоба и др.
Предназначаются эти сепарато-
ры для отделения кварца от мик-
роклина, плагиоклаза и других по-
левых шпатов, отделения микрокли-
на от плагиоклаза, слюды от кварца
и полевого шпата и др.
Сепаратор СЭП-1 состоит из ше-
сти блоков-электродов, а СЭП-2 — из
восьми таких блоков. Они компону-
ются в две параллельные техноло-
гические нитки.
Сепаратор СЭС-2000С отличает-
ся от сепаратора СЭС-2000 плавной
регулировкой частоты вращения за-
земленного электрода, повышен-
ным напряжением, подаваемым на
электроды, и зарядными плоскостя-
ми. Собирается из 11 блоков-элект-
родов, применяется для обесшлам-
ливания калийных руд
В существующих барабанных се-
параторах из-за небольших разме-
ров электродов время пребывания
в поле заряженных частиц мало, а
901
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.102. Схема сепаратора ЭСК-2000:
1 — бункер; 2 — направляющие насадки; 5 —
заземленный электрод; 4— щетка; 5 — отсека-
тель; 6 — изолятор; 7 — статический электрод
из трубок
само электростатическое поле, со-
здаваемое такими электродами, рез-
ко неоднородно.
На рис. 2.102 показан трибоэлек-
тростатический барабанный сепара-
тор ЭСК-2000, у которого диаметр
барабана увеличен до 300 мм, а про-
тивостоящий статический электрод
выполнен из латунных трубок в виде
параллельных дуг с участками раз-
личной кривизны (расстояние меж-
ду дугами 8—10 см). Трубки крепят-
ся на металлических держателях,
укрепленных на шарнирах. Такая
форма электрода в некоторых слу-
чаях интенсифицирует сепарацию.
Переменная кривизна позволяет
располагать статический электрод
вдоль траектории частиц, заряжен-
ных противоположным электроду
знаком. В некоторых случаях элект-
род устанавливают вогнутостью к
осадительному электроду. Эти сепа-
Рис. 2.103. Схемы трибоэлектростатических
камерных сепараторов:
а — принципиальная схема, б — схема про-
мышленного сепаратора двухсекционного; в —
то же, трехсекционного с пластинчатыми элек-
тродами:
/ — вибролоток; 2 — направляющее устрой-
ство; 3, 4 — электроды; 5 — отклоняющие пе-
регородки, 6—8 — приемники продуктов се-
парации; 9 — элеватор, 10 — подогретый ис-
ходный материал; 11 — высоковольтный аг-
регат
раторы (см. табл. 2.36) применяют
для обогащения различного галур-
гического сырья (выделение галита
из сильвинитовой руды), руд редких
и цветных металлов. Сепаратор со-
стоит из трех питателей и 11 бло-
ков-электродов.
Камерные сепараторы — перс-
пективны для трибоэлектростати-
ческой сепарации. В рабочей зоне
сепараторов материал падает сво-
бодно (рис. 2.103). Минералы заря-
жаются при движении предвари-
тельно нагретого материала по виб-
ролотку, изготовленному из меди,
902
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
стали или графита. Заряженные ча-
стицы через направляющее устрой-
ство засыпаются в промежуток
между электродами, на которые по-
дается высокое напряжение (до
100—125 кВ). В межэлектродном про-
странстве создается равномерное
электростатическое поле постоян-
ной полярности напряженностью
3—4 кВ/см. Продукты сепарации со-
бираются в приемник; при помо-
щи системы отклоняющих перего-
родок они поступают в его соот-
ветствующие отделения.
За рубежом успешно проведены
промышленные испытания по обо-
гащению полевых шпатов, фосфо-
ритов и калийных солей на сепара-
торах этого типа системы «Интер-
нейшнл» (рис. 2.103, б). В этом сепа-
раторе электроды разделительной
части имеют форму сегмента, рас-
ширяющегося книзу во избежание
контакта их с отклоняющимися ча-
стицами. Набраны электроды из вер-
тикально расположенных алюмини-
евых трубок диаметром 76 мм, вы-
сотой 2,4 мм, расстояние между ко-
торыми регулируется. Ширина элек-
тродов 1,8 м. Сепаратор имеет два
каскада. Его производительность от
3 до 10 т/ч, крупность обрабатыва-
емого материала — 0,5 мм.
Аналогичные сепараторы конст-
рукции ГИГХСа (рис. 2.103, в) име-
ют несколько модификаций и раз-
личаются по ширине электродов и
числу каскадов. Электроды выпол-
нены в виде сплошных пластин, па-
раллельных в верхней и изогнутых
— в нижней части.
Технические характеристики
данных сепараторов приведены в
табл. 2.37.
Камерные сепараторы просты по
конструкции и характеризуются
Таблица 2.37
Технические характеристики трибоэлектростатических камерных
сепараторов ГИГХСа
Параметры Опытно-промышленные Промышленные
ГИГХС-3 ГИГХС-5 ГИГХС-4 ГИГХС-7 ГИГХС-7
Производительность, т/ч 2,0 3,0 12,0 10,0 25,0
Максимальная крупность 3 3 3 3 3
питания, мм
Температура питания, °C 120 120 150 140 200
Электроды, мм:
длина 1400 2000 5000 5000 7000
высота 2250 2500 2000 2000 2000
Расстояние между электродами, мм 200—300 300 300 300 300—600
Выпрямительная установка ВС-140-5 ВС-100-20 ВС-100-20 ВС-100-20 ВС-100-20
Расход электроэнергии на 1 т руды, Вт 125 200 800 750 900
Габаритные размеры, мм:
длина 2500 5000 6500 6000 8500
ширина 2400 3000 2900 3200 5600
высота 12000 9000 11500 3600 21000
Масса, т 5,8 8,8 29,0 10,3 44,0
903
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
высокой производительностью на
единицу занимаемой площади. Од-
нако для их установки требуется
значительная высота помещения,
поэтому по производительности на
единицу занимаемого объема они
уступают барабанным. Кроме того,
при работе сепараторов свободного
падения необходимо, чтобы поверх-
ность пластинчатых электродов
была свободна от пыли, способству-
ющей возникновению обратной ко-
роны, ухудшающей сепарацию.
Этих недостатков лишены труб-
чатые сепараторы свободного паде-
ния, используемые в калийной про-
мышленности ФРГ. Они состоят
(рис. 2.104) из двух рядов вертикаль-
ных труб, вращающихся вокруг сво-
ей оси, которые освобождаются от
налипающей на них пыли непод-
вижными щетками, установленны-
ми у их поверхности. Максимальная
напряженность электрического
поля сепаратора 4—5 кВ/см, произ-
водительность 20—30 т/(ч • м).
Измельченный материал подвер-
гается кондиционированию, после
чего нагревается воздухом (t <100 °C)
определенной относительной влаж-
ности (5—15 %) и одновременно се-
лективно заряжается за счет трения.
При обработке минеральные ком-
поненты руды — сильвин и галит —
падают вниз (в виде зерен размером
1,2—2 мм) и попадают в соответству-
ющие отделения приемника. Сепара-
торы эти работают при напряжении
100—125 кВ (сила тока около 1 мА).
Максимальная рабочая длина
трубчатого сепаратора 10 м. Указан-
ные компоненты выделяются из
руды самостоятельно или вместе с
такими минералами, как лангбей-
нит, карналлит или каинит.
904
В ряде случаев черновые концен-
траты подвергают повторной сепа-
рации.
Для трибоэлектростатической
сепарации в РФ разработаны и ис-
пользуются сепараторы лоткового
типа.
Сепараторы СТЭ (рис. 2.105) лот-
кового типа предназначены для раз-
деления руд и продуктов редких и
цветных металлов, горнохимическо-
го, керамического, абразивного, оп-
тического, (жильный кварц) сырья
и др., состоящих из компонентов с
близкими электрическими характе-
ристиками. В блоке электродов раз-
мещены статические электроды,
трибозарядные плоскости (установ-
ленные под углом 35—40°), отсека-
тель и др. Сепаратор трехсекцион-
ный, двухкаскадный.
I ТУХ-
Рис. 2.104. Трубчатый сепаратор свободно-
го падения:
а — вид сбоку; б — вид сверху:
/ — бункер: 2 — верхнее шарнирное крепле-
ние; 3— привод; 4— трубы; 5 — щетки; 6 —
нижнее шарнирное крепление; 7 — приемник;
8— шиберы
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Неоткпоненная
фракция
Рис. 2.105. Схема сепаратора СГЭ;
1 — питатель; 2,3— заземленные наклонные
латунные плоскости для электризации мате-
риала; 4, 5— электроды соответственно латун-
ный заземленный и алюминиевый отклоняю-
щий, находящийся под напряжением; 6 — от-
секатель
2,3.4. Пироэлектрические и диэ-
лектрические сепараторы
В пироэлектрических сепарато-
рах электростатическое поле не-
однородное, постоянной полярнос-
ти. Процесс осуществляется в воз-
душной среде. Известны лотковые
и барабанные конструкции этих
сепараторов.
Рис. 2.106. Схема пироэлектрического ба-
рабанного сепаратора:
I — бункер; 2 — нагреватель; 3 — вращаю-
щийся барабан; 4—6— приемники
На барабанном пироэлектричес-
ком сепараторе (рис. 2.106) смесь
минералов после нагревания в бун-
кере поступает на вращающийся
барабан, охлаждаемый водой. Ми-
нералы, склонные к пироэлектри-
ческой поляризации, заряжаются
при перепаде температур и удер-
живаются на барабане силой зер-
кального отображения, вследствие
чего выносятся в приемник. Мине-
ралы, не подверженные пироэлек-
трическому эффекту, концентриру-
ются в приемнике 5, а сростки — в
приемнике 6.
Имеется большое число конст-
рукций диэлектрических сепарато-
ров: лотковые, свободного падения,
ленточные, щелевые, диэлектри-
ческие сита и т. д.
Общим для них является нали-
чие электродов, между которыми
создается неоднородное электроста-
тическое поле переменной поляр-
ности промышленной частоты.
Электроды помещают в корпусе, за-
полненном жидкой средой, состоя-
щей из двух смешивающихся ком-
понентов, диэлектрическая прони-
905
Глава 2 Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.107. Диэлектрический сепаратор:
1 — электроды; 2, 3 — электродные пластин-
ки, 4, 5— клеммы источника напряжения; 6
— питатель; 7 — ванна; 8, 9 — углубления для
отвода хвостов и концентратов; 10, 11 — бун-
кера для сбора разделенных продуктов
цаемость которой может регулиро-
ваться в широких пределах, изме-
нением относительной концентра-
ции составных частей. В качестве
среды используются смеси: бензол—
нитробензол, керосин—нитробен-
зол, гексан—ацетон, толуол—нит-
ротолуол, бензол—фурфурол и др.
В диэлектрическом сепараторе
(рис. 2.107) для исключения влия-
ния свободных зарядов знаки заря-
дов тонких параллельных наклонных
цилиндрических электродов череду-
ются как в вертикальном, так и в го-
ризонтальном направлении. Разделя-
емый материал подается через щели
бункера в верхние слои сепаратора.
При этом частицы одного компонен-
та («концентрат») отводятся по на-
клонным электродам к нижнему их
концу, а частицы другого компонен-
та («хвосты») выводятся из поля
против места их загрузки. В качестве
неполярных, нетоксичных жидко-
стей могут быть применены метил-
формамид и диметил формам ид.
На этом сепараторе разделялись
смеси различных минералов круп-
ностью до 0,4 мм, подсушенные при
150—200 °C. После одной операции
содержание разделяемых компонен-
тов в соответствующих фракциях
составляло 80—97 %, при извлече-
нии от 80 до 96,4 %. Перечистка про-
дуктов повышает показатели разде-
ления. Производительность сепа-
ратора может доходить до десятков
кг/ч. При обогащении этим спосо-
бом оловянных руд извлечение кас-
ситерита достигает 85 %. Кобальто-
вые, никелевые, комплексные ва-
надиевые и другие руды также обо-
гащаются этим методом.
Хорошо разделяются минералы
с близкими плотностями, значи-
тельно различающиеся диэлектри-
ческими проницаемостями (каль-
цит-доломит; магнезит—доломит;
сидерит—доломит; кварц—каоли-
нит; киноварь—лимонит; турма-
лин-гранат и др.).
Схема комбинированного бара-
банного сепаратора показана на рис.
2.108. Зарядка частиц в этом сепара-
торе возможна в результате приме-
нения диэлектрических сред с боль-
шой концентрацией полярных до-
бавок, что приводит к увеличению
проводимости сред, в которых воз-
можна ионная зарядка частиц.
Сепарируемый материал подает-
ся питателем на вращающийся бара-
банный электрод, находящийся под
напряжением переменного тока
5,5 кВ. Над ним располагается систе-
ма электродов в виде «елочки». На-
пряженность поля между отдельны-
ми верхними электродами и бараба-
ном можно изменить. В качестве диэ-
лектрической жидкости применяют
смесь керосина с нитробензолом.
906
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.108. Схема диэлектрического бара-
банного сепаратора КазИМСа:
1 — питатель; 2— вращающийся барабан (элек-
трод); 3— система электродов, 4,5— прием-
ники
Частица минерала диэлектри-
ческой проницаемостью, меньшей
проницаемости среды, под действи-
ем поля сбрасывается в приемник,
а минералы большей диэлектричес-
кой проницаемости притягиваются
к барабану и разгружаются в при-
емник. Наличие нескольких после-
довательно расположенных верхних
электродов обеспечивает перечист-
ку материала.
Производительность сепаратора
по питанию 5—20 кг/(ч • м); расход
электроэнергии 175 кВт*ч.
Пироэлектрическая и диэлект-
рическая сепарация имеет ограни-
ченное применение в промышлен-
ности.
2.3.5. Электрические классифика-
торы
Электрическая классификация —
это процесс разделения минералов
по крупности путем изменения их
траектории в электрическом поле.
Физические закономерности элек-
трической классификации по круп-
ности и электрической сепарации
имеют общие основы.
При зарядке смеси частиц одно-
го минерала или минералов с близ-
кими электрическими свойствами
методами, описанными выше, на по-
верхности частиц образуются элект-
рические заряды. Общая величина
заряда отдельной частицы пропор-
циональна ее поверхности, а величи-
на заряда, приходящаяся на единицу
массы, обратно пропорциональна
крупности частиц, что является
предпосылкой для их разделения.
Электрическая классификация
осуществляется в коронных и камер-
ных, барабанных, флюидизационно-
электростатических, трибоадгезион-
ных классификаторах (сепараторах).
Схемы действия сил на части-
цы при электрической классифика-
ции показаны на рис. 2.109.
Классификация регулируется
изменением взаимного расположе-
ния электродов и подаваемого на-
пряжения. Эффективность класси-
фикации достигает 95—97 %.
Схема промышленного трехсек-
ционного коронного камерного элек-
трического классификатора И ГД по-
казана на рис. 2.110. Использование
коронного разряда в нем двусторон-
нее: один коронирующий электрод
расположен между двумя заземлен-
ными. Исходный материал поступа-
ет из бункера и распределяется в каж-
дой секции на два потока. Материал
в сепаратор подается равномерно вал-
ковыми питателями. Коронирующие
электроды выполняются из проволок
или стальных труб с укрепленными
на них лезвиями. Заземленные элект-
роды из стальных вертикально рас-
907
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.109. Схемы действия сил на частицы
при электрической классификации:
а — при свободном падении в коронном клас-
сификаторе; б — в барабанном классификато-
ре с отклоняющим электродом; в — в трибо-
адгезионном классификаторе:
1 — бункер-питатель; 2, 3,5— электроды со-
ответственно коронирующий, заземленный (ба-
рабан) и отклоняющий, 4 — приемник;* 6 —
щетка
Рис. 2.110. Схема промышленного трехсек-
ционного коронного камерного электри-
ческого классификатора ИГД:
1 — валковый питатель; 2, 3 — электроды ко-
ронирующий и заземленный; 4, 5 — прием-
ники; 6— ленточные конвейеры
положенных полос могут переме-
щаться относительно коронирующе-
го электрода. Продукты разделения
разгружаются из приемников на лен-
точные конвейеры. Сепаратор рабо-
тает при напряжении 50—80 кВ. Рас-
ход электроэнергии на ионизацию
около 0,1 кВт*ч/т. Производитель-
ность 1—1,5 т/ч на 1 м ширины элек-
трода или до 30 т/ч на агрегат.
На флюидизационно-элекгроста-
тических классификаторах обраба-
тываются порошки крупностью —
100 мкм. Заряжаются они в псевдо-
ожиженном слое, после чего раз-
деляются на фракции при прохожде-
нии с потоком воздуха (/ = 80—90 °C)
через электростатические поля,
908
Часть IX. Основное оборудование дчя переработки твердых отходов
образованные сетчатыми электрода-
ми. Схема флюидизационно-элект-
ростатического классификатора по-
казана на рис. 2.111. Продукты клас-
сификации поступают в приемни-
ки, а самая тонкая фракция осаж-
дается в электрофильтре. Площадь
каждого электрода 0,12 м2. Габарит-
ные размеры классификатора
1500хх800х1500 мм. Электрическая
мощность 3 кВт. Производительность
классификаторов (на 1 м2 сетчатого
электрода за 8 ч) при одновремен-
ном получении нескольких фрак-
ций — до 90 кг. Получаемые фрак-
ции не содержат частиц, превыша-
ющих верхний предел заданной
крупности.
Флюидизационно-электростати-
ческие классификаторы успешно
используются на предприятиях ряда
отраслей промышленности при по-
лучении порошков различных ма-
териалов крупностью 20—28; 14—20;
10-14; 7-10 и -7 мкм.
На трибоадгезионных сепараторах
эффективно выделяются нс только
крупные, но и тонкие фракции (ме-
нее 0,07; 0,04; 0,02 мм). Так как пос-
Рис. 2.111. Флюидизационно-эзекгростати-
ческий классификатор:
I — камера кипения; 2 — блок сетчатых элек-
тродов; 3 — электрофильтр; 4 — вытяжной
вентилятор; 5 — приемники; 6 — ротаметр;
7 — осушитель; 8 — фильтр
Рис. 2.112. Трибоадгезионный двухбарабан-
ный сепаратор:
1 — бункер; 2 — течка; 3 — вибролоток; 4—
вибратор; 5 — барабан: 6 — щетка; 7 — дели-
тельные перегородки; 8 — приемник
I
ледние в ряде случаев являются наи-
более богатыми по содержанию того
или иного компонента, их можно от-
носить к высококачественным про-
дуктам сепарации (например, домен-
ный графит, железные руды и др.).
При работе сепараторов отсут-
ствуют потери тонкоизмельченных
частиц и пылеобразование.
Трибоадгезионный сепаратор
показан на рис. 2.112.
Сепараторы можно компоновать
из нескольких секций. Если фракция
заданной крупности выделяется за
одну операцию, для повышения об-
щей производительности установка
компонуется на общей раме из не-
скольких монтируемых по вертикали
секций, работающих параллельно.
Технические характеристики
трибоадгезионных сепараторов
типа ИГДАН конструкции Волжск-
ВНИИАШ приведены в табл. 2.38.
909
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Таблица 2.38
Технические характеристики трибоадгезионных сепараторов типа ИГДАН
Параметры Полупромышленные Промышленные
ТА-Зс ТА-2 ТА-3 ТА-4
Производительность, т/ч До 2 До 4 До 6 До 8
Работа отдельных секций Последова- тельная Параллельная
Крупность питания, мм 3—0 2—0 2—0 2—0
Размеры барабана, мм.
диаметр 300 320 320 320
общая длина 100 1500 1500 1500
рабочая длина 900 1280 1280 1280
Температура поверхности барабана, °C 20—200 — 1 —
Частота вращения барабана, мин~* 30—100 50—70 50—70 50—70
Питатель (вибролотковый):
ширина, мм 900 640 640 640
угол наклона, градус 15—45 7 7 7
частота колебаний, Гц 50 50 50 50
Число
разделительных коробок — 2 3 4
делительных плоскостей (в коробке) — 1 1 2
загрузочных лотков (на один барабан) 1 2 2 2
щеток 1 2 2 2
получаемых продуктов ДоЗ 2 2 3
Мощность электродвигателя, кВт 1 1,5 1,5 2,2
Габаритные размеры, мм:
длина 2100 2100 2300 2100
ширина 1200 2100 1200 1400
высота 2000 1900 2300 2800
Масса, т 1,8 1,5 1,8 2,9
2.3.6. Сепараторы для ТБО
Сепараторы черного металлолома.
На всех заводах МПБО, оснащен-
ных отечественным оборудованием,
для извлечения черного металлоло-
ма из ТБО и компоста применяют
подвесные ленточные электромаг-
нитные сепараторы ПС-120М.
Сепаратор (рис. 2.113) состоит из
рамы, электромагнита, ведомого и
ведущего барабанов, верхних, поддер-
живающих ленту барабанов, разгру-
зочной ленты, привода. Натяжение
разгрузочной ленты производят пе-
ремещением ведомого барабана по
отношению к раме.
Вращение ведущего барабана
осуществляется цепной передачей
от привода, состоящего из электро-
двигателя и редуктора. Электромаг-
нит питается током от выпрями-
тельной станции, выполненной в
отдельном блоке. Сепаратор подве-
шивают над технологическим кон-
вейером. Металлолом притягивает-
ся из зоны действия магнитного
поля в зону разгрузки.
При эксплуатации желсзоотде-
лителя ПС-120М с выпрямительной
станцией ВС-10 следует (для повы-
шения эффективности извлечения
черного металлолома, особенно из
золы мусоросжигательного завода)
910
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.113. Подвесной ленточный электромагнитный сепаратор ПС-120М:
I — рама; 2 — верхний промежуточный барабан; 3 — электромагнит; 4 — разгрузочная лента;
5 — привод; 6 — ведущий барабан; 7 — ведомый барабан; 8 — натяжной винт
работать на максимальной силе
тока.
Техническая характеристика се-
паратора ПС-120М приведена в
табл. 2.39.
Таблица 2.39
Техническая характеристика
сепаратора ПС-120М
Показатель Значение
Ширина ленты конвейера, мм 1000—1200
Масса извлекаемых предметов, кг 0,115
Мощность, кВт: привода ленты электромагнита 4,5 15
Тип выпрямительной станции ВС-10
Напряжение магнитного поля на расстоянии 0,3—0,5 м от железо- отд ел итсля, кА/м 50—60
Габариты, мм: длина ширина высота 4000 2000 1200
Масса, кг 5000
Сепаратор цветных металлов.
Для извлечения из ТБО или
крупного отсева компоста лома
цветных металлов Киевским ОКБ
линейных двигателей совместно с
ВНИИкоммунмашем разработан и
серийно выпускается сепаратор
цветных металлов КМ-203А.
Сепаратор включает в себя ин-
дукторную систему (рис. 2.114), со-
стоящую из одного большого и двух
Рис. 2.114. Индукционная система сепара-
тора цветных металлов КМ-203А
1 — большой индуктор; 2 — малые индуктора.
А — направление движения лома цветных ме-
таллов; В — направление движения ленты кон-
вейера
малых индукторов, систему венти-
ляции (охлаждения), систему элек-
трооборудования и металлоконст-
рукции.
Система электрооборудования
содержит блок батарей для компен-
сации реактивной мощности ли-
нейных двигателей (индукторов).
Электрооборудование обеспечивает
индивидуальное включение линей-
ных двигателей индукторной сис-
темы, системы вентиляции и теп-
ловую защиту. Несущая металлокон-
струкция обеспечивает установку
индукторов в рабочем положении,
регулировку зазора между активной
поверхностью линейных двигателей
и лентой конвейера.
911
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
На обмотки индукторов подает-
ся трехфазный ток промышленной
частотой 50 Гц. Бегущее электромаг-
нитное поле создает электродина-
мическую силу, выталкивающую
фракции цветного металла. Извле-
ченный металл попадает в течки,
расположенные с обеих сторон от
ленты конвейера.
Техническая характеристика се-
паратора цветных металлов КМ-
203А приведена в табл. 2.40.
На рис. 2.115 представлена прин-
ципиальная схема сепаратора немаг-
нитных металлов (алюминия, меди)
Германской фирмы IMPO Maschi-
nenbau GMBH.
В шкив ленты вмонтирован маг-
нитный барабан, вращающийся со
скоростью, превышающей скорость
шкива. За счет возникающих вихре-
вых токов цветной металлолом от-
брасывается дальше неметалличес-
ких фракций.
Баллистический сепаратор стекла.
Для очистки компоста от стек-
ла серийно выпускается сепаратор
КМ-205А, состоящий из метателя, от-
ражательной плиты, приводов ме-
тателя и плиты, течек для компоста
и балласта.
Таблица 2.40
Техническая характеристика
сепаратора КМ-203А
Показатель Значение
Производительность обслуживае- мой технол линии, т/час 25
Эффективность извлечения цвет- ных металлов («восстановление»): при трех индукторах при работе только малых индук- торов 85% 32%
Размер извлекаемых фракций, не менее, мм 50x50
Скорость движения ТБО в зоне сепаратора, нс более, м/с 1,2
Расстояние от рабочей поверхнос- ти индуктора до извлекаемого ма- териала, не более, мм 70
Индукция в рабочей зоне, Тл: большого индуктора малых индукторов 0,18 0,1
Потребляемая мощность, кВт 46
Габариты, мм: ширина длина высота 2200 2900 900
Масса, кг 4100
Компост после грохота направ-
ляется в течку и далее на метатель
типа «беличье колесо». Частицы
компоста и балласта отбрасывают-
ся на отражательную плиту, выпол-
Подачс: вибролоток
Приводной барабан
Магнитный барабан
Принцип вихревых токов
Не электропроводные материалы,
3 т. ч. пластмасса
О
О
g
• магнитные металлы,
т. ч. алюминий
Рис. 2.115. Принципиальная схема сепаратора немагнитных металлов (алюминия, меди)
фирмы IMPO Maschinenbau GMBH.
912
Часть IX Основное оборудование для переработки твердых отходов
ненную в виде плоского медленно
вращающегося диска. Упругие
фракции отражаются от диска на
большее расстояние и попадают в
течку для балласта, неупругая мас-
са компоста падает в течку, распо-
ложенную ближе к отражательной
плите. Налипшие на плиту фрак-
ции постоянно очищаются с диска
специальным неподвижным скреб-
ком.
Технические характеристики
баллистического сепаратора стекла
КМ-205А приведены в табл. 2.41.
^Таблица 2.41
Техническая характеристика
сепаратора стекла КМ-205А
Показатель Значение
Производительность по загружае- мой массе (компосту), т/ч 25
Эффективность сепарации («вос- становление») стекла: крупностью более 5 мм, нс менее крупностью 3...5 мм, не менее 60% 20%
Влажность сепарируемого материа- ла, %, не более 50
Потери компоста при сепарации, %, не более 2
Мощность электропривода, кВт 9
Габариты, мм: ширина длина . высота (с бункером) 6200 5000 6000
Масса, кг 4200
Пневматический сепаратор стекла.
. На Алма-Атинском опытном за-
воде по механизированной перера-
ботке ТБО разработан эксперимен-
тальный пневмосепаратор для очи-
стки компоста от тяжелых балласт-
ных фракций.
Пневмосепаратор включает вер-
тикальную зигзагообразную (рабо-
чую) шахту, дымосос, циклон и
шлюзы с загрузочным и разгрузоч-
ным шнеками. Дымосос создает в
циклоне разрежение, при котором
в рабочей шахте создается поток
воздуха, скорость которого регули-
руется в пределах 10... 18 м/с.
Компост направляется загрузоч-
ным шнеком с конвейера в шахту.
Тяжелые фракции опускаются вниз
и выпадают из шахты, остальной ма-
териал затягивается в циклон, осе-
дает вдоль его стенок и разгрузоч-
ным шнеком возвращается на транс-
портер.
Техническая характеристика
пневмосепаратора стекла Алма-
Атинского завода МПБО приведе-
на в табл. 2.42.
Таблица 2.42
Техническая характеристика
пневмосепаратора стекла
Алма-Атинского МПБО
Показатель Значение
Производительность, т/час 12
Влажность сепарируемого ком- поста, до 48%
Сечение рабочей шахты, мм 500x500
Тип дымососа ДН 11,2
Расход воздуха, м3/час 27000
Мощность привода дымососа, кВт 55
Число оборотов, мин-1 1470
Мощность привода шнеков, кВт 20
Габариты, мм: в плане высота 3500x6200 16200
Пневматический сепаратор пленки.
Сепаратор КМ-204Л (рис. 2.116)
предназначен для очистки компос-
та от балластных пленочных мате-
риалов. Он состоит из нагнетатель-
ного вентилятора, сепарирующей
камеры, ленточного конвейера,
расположенного внутри камеры,
913
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.116. Принципиальная схема горизон-
тального пневматического сепаратора
пленки КМ-204А:
1 — поддув воздуха; 2 — подача компоста;
3 — камера сепарации, 4 — тканиевый фильтр;
5 — диффузор; 6 — циклон; 7 — шлюзовой
затвор; 8 — пленка; 9 — очищенный от плен-
ки компост, 10 — всасывающий вентилятор,
всасывающего вентилятора с диф-
фузором, циклона и фильтра тон-
кой очистки.
Нагнетательный вентилятор по-
дает воздух в зону перегрузки ком-
поста с одного конвейера на дру-
гой. Зона перегрузки находится внут-
ри закрытой камеры.
У выхода из камеры, над лентой
конвейера расположен всасываю-
щий диффузор, соединенный сис-
темой воздуховода с циклоном и
всасывающим вентилятором.
При перегрузке компост продува-
ется струей воздуха. Более легкие
(пленка) фракции оседают медлен-
нее и оказываются на ленте конвейе-
ра сверху над компостом. Эти фрак-
ции засасываются диффузором и по
системе воздуховодов перемещаются
в циклон, где оседают и через шлюзо-
вой затвор выгружаются в тележку.
Техническая характеристика
пневмосепаратора пленки КМ-204А
приведена в табл. 2.43.
Таблица 2.43
Техническая характеристика пнев-
мосспаратора пленки КМ-204А
Показатель Значение
Производительность по загружае- мой массе (компосту), т/час 25
Эффективность сепарации, нс менее 65%
Потери компоста, не более 5%
Ширина ленты конвейера, мм 1200
Скорость ленты конвейера, м/с 1,2
Производительность вентиля- торов, м3/час: дутьевого всасывающего 6400 6000
Полный напор вентилятора, Па: дутьевого всасывающего 2250 4000
Мощность, кВт 30
Типоразмер циклона ЦН-15; Д-900 мм
Габариты (без воздуховода и циклона), мм: длина высота ширина 15000 4500 3500
Масса (без конвейера), кг 6640
2.4. Оборудование для грануляции
2.4.1. Общие сведения
Для гранулирования материалов
в отечественной и зарубежной
практике применяют различные
методы и аппаратуру. Гранулирова-
ние связано с изменением агрегат-
ного состояния сред. По этому при-
знаку гранулирование можно клас-
сифицировать следующим образом:
из жидкой фазы — диспергиро-
ванием ее на капли с последующей
кристаллизацией растворенного ве-
щества при обезвоживании или ох-
лаждении этой фазы;
из твердой фазы — прессовани-
ем с последующим дроблением
914
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
брикетов до гранул требуемого раз-
мера;
из смеси жидкой и твердой фаз —
агломерацией порошков с последу-
ющим окатыванием агломератов и
упрочнением связей между части-
цами при удалении жидкой фазы;
из газообразной фазы — конден-
сацией (десублимацией) с образо-
ванием твердых гранул;
из смеси жидкой и газообразной
фаз при протекании химической
реакции; •
из смеси жидкой, твердой и га-
зообразной фаз при протекании
химической реакции.
Образование твердых частиц
необходимого размера при гранули-
ровании происходит либо единовре-
менно, либо постепенно. Поэтому
различают процессы гранулирова-
ния, протекающие без изменения
размеров частиц во времени, с из-
менением размера частиц во време-
ни и с образованием новых частиц
и ростом имеющихся частиц. В за-
висимости от требований, предъяв-
ляемых к гранулометрическому со-
ставу продукта, получаемые при гра-
нулировании мелкие-частицы либо
возвращают в процесс (ретурный
процесс), либо постоянно выводят
из процесса (безретурный процесс).
Эффективность процесса гранули-
рования зависит от механизма грану-
лообразования, который, в свою оче-
редь, определяется способом гранули-
рования и его аппаратурным оформ-
лением. В связи с этим методы грану-
лирования целесообразно классифи-
цировать следующим образом:
окатывание (формирование, гра-
нул в процессе их агрегации или
послойного роста с последующим
уплотнением структуры);
диспергирование жидкости в
свободный объем или нейтральную
среду (образование и отвердевание
капель жидкости при охлаждении
в газе или жидкости);
диспергирование жидкости на
поверхность гранул, находящихся во
взвешенном состоянии (кристалли-
зация тонких пленок в результате
их обезвоживания или охлаждения
на поверхности гранул);
прессование сухих порошков
(получение брикетов, плиток и т. п.
с последующим их дроблением на
гранулы требуемого размера);
формование или экструзия (про-
давливание вязкой жидкости или
пастообразной массы через отвер-
стия).
Гранулирование методом окаты-
вания состоит в предварительном
образовании агрегатов из равномер-
но смоченных частиц или в наслаи-
вании сухих частиц на смоченные
ядра — центры гранулообразования.
Этот процесс обусловлен действием
капиллярно-адсорбционных сил
сцепления между частицами и пос-
ледующим уплотнением структуры,
вызванным силами взаимодействия
между частицами в плотном дина-
мическом слое, например в грануля-
торах барабанного или тарельчатого
типов.
Гранулирование методом диспер-
гирования жидкости в свободный
объем заключается в разбрызгивании
жидкости, например безводного пла-
ва гранулируемого вещества, на кап-
ли, приближенно однородные по раз-
меру и последующей их кристалли-
зации при охлаждении в нейтраль-
ной среде (воздухе, масле и т. п.).
Гранулирование сухих порошков
методом прессования, т. е. уплотне-
915
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
ния под действием внешних сил,
основано на формировании плот-
ной структуры вещества, что обус-
ловлено возникновением прочных
когезионных связей между частица-
ми при их сжатии. Полученный в
результате уплотнения брикет
(плитка, лента) дробят и направля-
ют на рассев для отбора кондици-
онной фракции гранул, являющих-
ся готовым продуктом.
Оборудование для этого метода
рассмотрено в разделе 1.4. главы 1.
Гранулирование методом диспер-
гирования жидкости (пульп, раство-
ров, суспензий, плавов) на поверх-
ность частиц во взвешенном состо-
янии заключается в импульсном
нанесении на твердые частицы тон-
ких пленок исходного вещества и
последующей сушке (или охлажде-
нии) в потоке теплоносителя.
Гранулирование методом формо-
вания или экструзии состоит в про-
давливании пастообразной массы,
представляющей собой либо увлаж-
ненную шихту, либо смесь порошка
с легкоплавким компонентом, через
перфорированные приспособления
с последующей сушкой гранул или
их охлаждением.
Использование процессов грану-
лирования на практике имеет ряд
специфических особенностей, про-
диктованных свойствами гранули-
руемых материалов, масштабом ус-
тановок, требованиями, предъявля-
емыми к качеству гранул.
Ниже рассматриваются практи-
ческие особенности гранулирования
минеральных удобрений, фосфа-
тов, фосфогипса, лекарственных ве-
ществ, серы, полимеров,' каучуков,
резиновых смесей, синтетических
моющих средств, железорудных
916
концентратов, металлов и сплавов,
почв. Практика гранулирования зна-
чительно шире рассмотренных при-
меров, однако уже этот перечень
производимых с помощью гранули-
рования продуктов и материалов
дает, на наш взгляд, наглядное
представление об актуальности и
возможностях развития процессов
гранулирования.
Гранулирование минеральных удоб-
рений. Азотные удобрения (аммиачная
селитра и карбамид) гранулируют
путем диспергирования расплава в
полых грануляционных башнях.
Раствор аммиачной селитры кон-
центрацией 62—65 %, полученный в
аппарате ИТН (с использованием
тепла нейтрализации) упаривают до
плава концентрацией 98,4—98,6 %, а
затем доупаривают до 99,7% NH4NO3.
Плав поступает в грануляционную
башню, продуваемую воздухом в ре-
жиме противотока из расчета 8—10 м3
на 1 кг продукта. Полученные гра-
нулы выгружают при температуре
70—90 °C и направляют на охлажде-
ние, рассев и опудривание.
В агрегатах большой мощности
АС-72 плав при температуре 190 °C
разбрызгивают в башне, гранулиру-
ют и охлаждают до 125—130 °C, а
затем в псевдоожиженном слое до-
охлаждают до 45—55 °C.
Раствор карбамида после дис-
тилляции направляют на выпарку,
проводимую в две стадии: при тем-
пературе 118—120 °C и давлении 22—
27 кПа до концентрации карбами-
да 92—93% и при 135—140 °C и
3 кПа до концентрации 99,5—99,8%.
Плав гранулируют и охлаждают в
башне, затем рассеивают получаемые
гранулы. Товарную фракцию конди-
ционируют.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Фосфорные удобрения (простой и
двойной суперфосфаты) гранули-
руют методом окатывания и путем
диспергирования пульп на поверх-
ность частиц с одновременной суш-
кой гранул в барабанном грануля-
торе-сушилке (БГС).
Шихту простого суперфосфата,
получаемую после сернокислотно-
го разложения фосфата и складс-
кого вызревания, смешивают с каль-
цийсодержащими нейтрализующи-
ми добавками, гранулируют в бара-
банном грануляторе с увлажнени-
ем водой или паром, высушивают
полученные гранулы. После рассева
товарную фракцию охлаждают, а
крупную дробят и вместе с мелкой
возвращают в процесс в качестве
ретура. Поточный метод получения
двойного суперфосфата предусмат-
ривает смешение фосфорита с фос-
форной кислотой в реакторе при
температуре 50—60 °C в течение 1 ч
до разложения фосфорита на 52—
55 %. Сушку и гранулирование пуль-
пы осуществляют путем дисперги-
рования ее на поверхность частиц
слоя в аппарате БГС. Температуру
слоя поддерживают 90—95 °C, при
этом осуществляется доразложение
фосфатного сырья до 70—80 %. Пос-
ле гранулирования проводят рассев
и охлаждение продукта.
Калийные удобрения (хлорид ка-
лия) гранулируют методом прессо-
вания кристаллического продукта,
который получают следующим об-
разом. Раствор хлорида калия мед-
ленно охлаждают в многоступенча-
той вакуум-кристаллизационной
установке, где выделяется крупно-
кристаллический (не менее 0,15 мм)
КО. Сгущенную пульпу подают на
горизонтальные автоматические
центрифуги периодического дей-
ствия, где получают кристаллы КС1
влажностью 5—8 %. Их сушат во вра-
щающемся барабане или в аппара-
те с псевдоожиженным .слоем при
температуре слоя == 100 °C до влаж-
ности 1 — 1,5 %. Порошковидный
хлорид калия прессуют на валко-
вых прессах при скорости прессо-
вания 0,80—0,84 м/с и давлении
400-500 МПа.
Гранулированный продукт, полу-
чаемый после дробления прессован-
ной плитки, рассеивают с выделе-
нием товарной фракции 1—5 мм.
Крупные частицы вновь дробят и
вместе с мелкими возвращают на
повторное прессование.
Сложные комплексные удобрения
содержат два или три основных
питательных элемента (азот, фосфор
и калий), а иногда и другие, напри-
мер магний, кальций, серу, микро-
элементы. Гранулированные слож-
ные удобрения получают либо кис-
лотной переработкой природных
фосфатов с получением азотфос-
форсодержащей пульпы, либо аммо-
низацией кислоты (смеси кислот).
Нейтрализованные пульпы при не-
обходимости смешивают с калий-
ным компонентом. Переработку
пульп и гранулирование сложных
удобрений осуществляют по не-
скольким технологическим схемам.
Фосфаты аммония (аммофос)
получают по двум схемам: с кон-
центрированием фосфорной кисло-
ты, с концентрированием пульпы.
По первой схеме экстракционную
фосфорную кислоту упаривают в
вакуум-выпарных аппаратах до кон-
центрации 52—54 % Р2О5, разбавля-
ют стоками от абсорбции до 47 %
Р2О5 и частично аммонизируют до
917
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
соотношения NH3 : Н3РО4 = 0,7 в
емкостных реакторах. Далее пульпу
разбрызгивают на поверхность час-
тиц ретура в аммонизаторе-грану-
ляторе (АГ) при одновременной
подаче в него под слой материала
аммиака.
Шихту в аммонизаторе-грануля-
торе нейтрализуют до соотношения
NH3 : Н3РО4 = 1,05—1,1 и гранули-
руют при температуре 80—90° и
влажности 1,5—2,5 %, а затем высу-
шивают в барабанной сушилке. По
второй схеме вначале аммонизиру-
ют неупаренную фосфорную кисло-
ту, затем осуществляют концентри-
рование пульпы до содержания в
ней влаги 18—35%. Гранулирование
и сушку полученной пульпы ведут
в барабанном грануляторе-сушилке
(БГС). Общими для двух схем явля-
ются стадии рассева гранулирован-
ного продукта и охлаждения товар-
ной фракции.
Тройные (NPK) сложные удобре-
ния также получают по двум схемам:
с одной стадией гранулирования, а
также с двухстадийным гранулиро-
ванием.
По первой схеме частично ам-
монизированную пульпу фосфатов
аммония с молярным соотношени-
ем NH3: Н3РО4 = 0,7 подают в аппа-
рат АГ, где ее смешивают и грану-
лируют вместе с ретуром (кратность
4—8), хлоридом калия и нитратом
аммония (в виде плава). Гранулиру-
емую шихту нейтрализуют аммиа-
ком до соотношения NH3 : Н3РО4 =
= 1,05—1,1, а затем гранулируют и
сушат в режиме, близком к описан-
ному выше.
По второй схеме часть концент-
рированной фосфорной кислоты
аммонизируют в емкостном реакто-
918
ре до мольного соотношения 0,7,
направляют в аппарат АГ для сме-
шения, гранулирования и донейтра-
лизации до NH3: Н3РО4 = 1,1 с пла-
вом нитрата аммония, хлоридом ка-
лия и ретуром.
Другую часть фосфорной кисло-
ты разбавляют стоками от абсорб-
ции до содержания 40 % Р2О5, ам-
монизируют в струйном реакторе до
соотношения NH3 : Н3РО4 = 1,1 и
диспергируют на поверхность час-
тиц в аппарате БГС, куда также по-
дают шихту из аппарата АГ. Благо-
даря улучшению условий сушки в
БГС всего гранулированного про-
дукта (большая часть влаги находит-
ся в поверхностном слое гранул, что
позволяет интенсифицировать про-
цесс сушки и уменьшить время пре-
бывания материала в аппарате)
производительность всей линии уве-
личивается на 10—15 % по сравне-
нию с одностадийной схемой гра-
нулирования сложных (NPK) удоб-
рений.
Кондиционирование и капсулиро-
вание гранул удобрений. Хранение и
применение гранулированных удоб-
рений иногда затруднено из-за не-
удовлетворительных физико-меха-
нических свойств. Вынужденное
смешение нескольких солей приво-
дит к еще большему ухудшению
свойств смеси главным образом в
результате увеличения гигроскопич-
ности и слеживаемости.
Доведение физико-механичес-
ких свойств гранул удобрений до
уровня, обеспечивающего его дли-
тельную сохранность, называют кон-
диционированием. Этот процесс
заключается в снижении гигроско-
пичности и слеживаемости путем
поверхностного модифицирования
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
гранул, т. е. нанесения на них ве-
ществ, предотвращающих поглоще-
ние удобрением влаги, образование
кристаллических связей между от-
дельными гранулами.
В качестве гидрофильных моди-
фикаторов используют природные
силикаты и алюмосиликаты: диато-
мит (кизельгур), каолин, перлит и др.
Из гидрофобных порошков наиболь-
ший практический интерес в каче-
стве антислеживателя представля-
ют вермикулит и тальк. Для улуч-
шения их налипаемости использу-
ют вязкие омасливающие. агенты, в
том числе с некоторым содержани-
ем полимеров.
Для кондиционирования гранул
удобрений используют также поверх-
ностно-активные вещества (ПАВ):
высшие алифатические амины и их
кубовые остатки, сульфонат, сульфа-
нол, диспергатор НФ, стеарат каль-
ция и др.
Под капсулированием гранули-
рованных удобрений понимают про-
цесс покрытия их различными за-
щитными пленками. Пленки могут
быть как органического (карбами-
до-формальдегидные и другие смо-
лы, воск, парафин, битум, кремнеор-
ганические соединения), так и не-
органического происхождения (сера,
фосфогипс, доломит, фосфоритная
мука, магнезит и пр.).
Основные требования к покры-
тиям: достаточная толщина, проч-
ность и плотность оболочки, равно-
мерность ее распределения по по-
верхности гранул. Процесс покры-
тия гранул пленками аналогичен
процессу гранулирования.
Практический интерес представ-
ляет процесс покрытия гранул гиг-
роскопичного удобрения (карбами-
да) пленками менее гигроскопич-
ного удобрения (аммофоса) или
смеси аммофоса и хлорида калия.
Этот процесс осуществлен в аппа-
рате с псевдоожиженным слоем.
Пульпу аммофоса готовили аммо-
низацией фосфорной кислоты кон-
центрацией 42 % Р2О5 в емкостном
реакторе, куда подавали кристалли-
ческий хлорид калия. Пульпу рас-
пиливали пневмомеханической
форсункой внутрь псевдоожижен-
ного слоя при одновременной по-
даче гранул карбамида. Полученные
гранулы представляли собой меха-
ническую смесь компонентов (NPK),
имели четко очерченную границу
раздела ядра (карбамида) и поверх-
ностной пленки (смеси аммофоса
и хлорида калия). Двухслойные гра-
нулы такого типа имели улучшен-
ные физико-механические свойства,
не слеживались при длительном
хранении.
Гранулирование фосфоритов. Для
современного электротермического
производства желтого фосфора не-
обходимо окускование мелких
фракций добытого из недр фосфат-
ного сырья. Из всех известных спо-
собов окускования для фосфорито-
вой мелочи наиболее целесообраз-
ными признаны варианты агломе-
рации ее путем спекания на колос-
никовой решетке и ©комкования
тонкоизмельченного фосфатного
сырья с последующим обжигом ока-
тышей. . ,
Агломерационную шихту, состо-
ящую из фосфоритовой руды, воз-
врата (ретура), топлива и флюса, пе-
ред укладкой на спекательные те-
лежки агломашины тщательно пе-
ремешивают, увлажняют и подвер-
гают окомкованию.
919
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Процесс спекания начинается с
зажигания, при котором верхний
слой шихты нагревается продукта-
ми сгорания топлива и частично
оплавляется, что сопровождается
формированием в нем структуры
агломерата. При этом воспламеня-
ется топливо, содержащееся в ших-
те. После завершения зажигания
процесс идет без внешнего источ-
ника тепла за счет теплоты горе-
ния топлива в слое шихты при про-
сасывании через него воздуха.
С самого начала в спекаемом
слое шихты образуется несколько
зон с разными структурой материа-
ла и характером протекающих в них
процессов. Воздух, просасываемый
через спекаемый слой сверху вниз,
попадает сначала в зону охлажде-
ния готового агломерата. Нагретый
до сравнительно высоких темпера-
тур (850—900 °C) воздух поступает
в зону плавления (формирования
агломерата). Проникая далее в ни-
жележащие слои, газ нагревает слой
высушенной шихты. Эту часть спе-
каемого слоя называют зоной ин-
тенсивного нагрева, в которой про-
текают основные химические реак-
ции: горение топлива шихты, дис-
социация карбонатов и образование
силикатов, восстановление оксидов
железа.
Ниже зоны нагрева расположе-
на зона сушки, в которой происхо-
дит испарение влаги шихты и даль-
нейшее снижение температуры газа.
В этой зоне к газу, выходящему из
зоны горения, добавляется значи-
тельное количество водяных паров.
Как правило, температура исходной
шихты, расположенной в нижних
слоях, меньше температуры газа,
выходящего из зоны сушки. Поэто-
920
му при охлаждении газ оказывает-
ся пересыщенным парами воды и
часть влаги конденсируется на ших-
те. Ниже зоны конденсации распо-
ложен слой исходной шихты.
При движении воздуха в слое
сверху вниз зоны горения и плав-
ления постепенно перемещаются к
колосниковой решетке, проходя всю
высоту слоя. На движущейся агло-
мерационной ленте все перечислен-
ные зоны располагаются с накло-
ном к ее разгрузочному концу, где
весь слой представлен спеченным
и охлаждающимся агломератом.
Процесс окомкования фосфори-
тов с последующим обжигом ока-
тышей наиболее целесообразен для
тонкодисперсных руд, для которых
другие способы окускования (гра-
нулирования) менее эффективны.
Для окомкования фосфатной ме-
лочи обычно используют барабан-
ный или тарельчатый грануляторы.
При ©комковании апатитового кон-
центрата или его смеси с флорид-
ским фосфоритом в качестве свя-
зующих веществ используют смесь
глиняной суспензии, котрельного
молока и жидкого стекла. Связую-
щее подают непосредственно в гра-
нулятор в процессе окомкования
шихты. Обжиг окатышей проводят
во вращающемся барабане или на
решетке Леполя, имеющей три
зоны: сушки, обжига, выдержки.
Температура обжига находится в
пределах 900—1000 °C. Обожженные
окатыши перегружают на другую,
холодильную решетку обжиговой
машины. После охлаждения и кон-
трольного грохочения товарную
фракцию (3—60 мм) направляют в
производство желтого фосфора,
мелочь возвращают в процесс. Кус-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ки крупнее 60 мм подвергают дроб-
лению и также возвращают на ста-
дию окомкования.
На отечественных фосфорных
заводах, работающих на кусковых
фосфоритах, также имеются уста-
новки для окомкования мелочи, об-
разовавшейся при транспортировке
и декарбонизации руды, с получе-
нием и обжигом окатышей. Оком-
кование проводят в тарельчатых гра-
нуляторах. В качестве связующего
используют смесь глиняного и кот-
рельного молока.
К гранулированию фосфоритов
прибегают иногда с целью их под-
готовки к кислотной переработке.
Процесс получения экстракцион-
ной фосфорной кислоты из карбо-
натсодержащих фосфоритов сопро-
вождается интенсивным ценообра-
зованием в реакционном объеме.
Известны различные методы пре-
дотвращения ценообразования и
пеногашения. Наиболее распростра-
ненным из них является декарбо-
низация фосфоритов в процессе
обжига. Существует также много
способов пеногашения путем добав-
ления на стадии разложения фос-
фатного сырья химических пенога-
сителей. Однако реализация всех
этих способов связана с большими
затратами. Значительно более эко-
номичным и эффективным пред-
ставляется способ предварительной
обработки карбонатсодержащих
фосфоритов в грануляторе смесью
фосфорной и серной кислот. В про-
цессе гранулирования происходит
частичная декарбонизация фосфат-
ного сырья и значительное умень-
шение его удельной поверхности,
что очень важно для последующего
взаимодействия гранулированного
сырья с сернофосфорнокислыми
растворами. Для гранулирования
фосфоритов с целью их декарбони-
зации могут быть использованы та-
рельчатый и барабанный грану-
ляторы. Размер получаемых гранул
1—5 мм.
Гранулирование фосфогипса. При-
меняют в основном два способа гра-
нулирования фосфогипса: окатыва-
нием с использованием связующе-
го и уплотнением на вальцевых
прессах (метод прессования).
При гранулировании методом
окатывания в качестве связующих,
упрочняющих добавок используют
глину, жидкое стекло, гашеную из-
весть, технологическую пыль цемент-
ного производства и пиритный ога-
рок. В смеситель одновременно по-
дают фосфогипс и связующую до-
бавку. После перемешивания в те-
чение 2—4 мин смесь подают во
вращающийся барабан для увлаж-
нения и окатывания. Влажность
шихты в грануляторе изменяется от
13 до 32 % в зависимости от вида и
количества связующих добавок. Вре-
мя гранулирования составляет 5—
10 мин. Влажные гранулы из гра-
нулятора поступают в сушильный
барабан.
Фосфогипс в смеси с огарком
можно гранулировать в любых со-
отношениях при общей влажности
шихты 32—39 % и времени пребы-
вания в грануляторе 5—7 мин. В
ИОНХе АН Армении разработана и
внедрена в промышленность техно-
логия гранулирования фосфогипса,
основанная на использовании в ка-
честве связующего части фосфогип-
са, обезвоженной до образования
ангидрита сульфата кальция. Суть
этой технологии заключается в сле-
921
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
дующем: исходный фосфогипс пос-
ле фильтра делят на два потока, один
из которых (40 % от общего пото-
ка) подвергают сушке и дегидрата-
ции с получением ангидритового
вяжущего. Затем часть полученного
ангидрита и второй поток исходно-
го фосфогипса смешивают в смеси-
теле при общей влажности смеси
32—37 %. После смесителя продукт
гранулируют в барабанном грануля-
торе при влажности 23—27 % и од-
новременной подаче в гранулятор
оставшейся части ангидрита на
опудривание гранул.
Близкой к описанной выше яв-
ляется технология гранулирования
фосфогипса, предложенная фирмой
«Onoda» (Япония). На первой ста-
дии процесса осуществляют дегид-
ратацию фосфогипса—до образова-
ния фосфополугидрата или раство-
римого ангидрита. Затем проводят
гидратацию обезвоженного продук-
та. в присутствии известкового мо-
лока. При этом на стадии дегидра-
тации фосфогипса происходит вы-
теснение Р2О5 (вод.), а затем образо-
вание нерастворимого фосфата. Ра-
створимые соединения фтора пос-
ле нейтрализации известковым мо-
локом также переходят в нераство-
римые фториды. В процессе гидра-
тации фосфополугидрата известко-
вым молоком происходит гранули-
рование фосфогипса с получением
гранул, прочность которых отвеча-
ет требованиям при транспортиро-
вании и хранении. Размеры получа-
емых гранул 5—20 мм при общей
влажности 10—15 %.
Для гранулирования фосфополу-
гидрата сульфата кальция в каче-
стве активирующей добавки исполь-
зуют Са (NO3)2.
922
Для гранулирования фосфогип-
са в качестве связующего использу-
ют также p-форму полугидрата
сульфата кальция и процесс прово-
дят с использованием тарельчатого
гранулятора. Исходный фосфогипс
измельчают и высушивают до содер-
жания гигроскопической влаги 6 %,
затем его увлажняют и смешивают
с полугидратом сульфита кальция
и подают в гранулятор. Расход воды
изменяют в пределах 260—330 мл на
1 кг фосфогипса в зависимости от
количества добавляемого связующе-
го. Для получения гранул диамет-
ром 2—4 мм и прочностью на раз-
давливание более 0,1 МПа рекомен-
дуемое соотношение полугид-
рат : фосфогипс составляет 38 : 62.
Продолжительность гранулирова-
ния составляет 2—3 мин.
Результаты работ НИУИФ пока-
зали, что содержание гигроскопичес-
кой влаги в прессовках фосфогипса
прочность и плотность полученных
гранул существенно зависят от дав-
ления прессования Гигроскопичес-
кая влага, содержание которой в
исходном фосфогипсе составляет
= 20 %, достаточно легко выдавлива-
ется из порошка при давлениях прес-
сования до 100 МПа. Максимум плот-
ности и прочности гранул соответ-
ствует структуре обезвоженного ди-
гидрата, т.е. полному отсутствию гиг-
роскопической влаги. Учитывая, что
к прочности гранул фосфогипса не
предъявляют высоких требований и
вполне удовлетворительными явля-
ются значения прочности на раздав-
ливание 0,5—1,0 МПа, исходный фос-
фогипс рекомендуют до прессования
подсушивать до содержания гигрос-
копической влаги 5—6 % и прессо-
вать под давлением 100—200 МПа.
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Установлена возможность полу-
чения гранул фосфогипса при прес-
совании смеси фосфополугидрата и
дигидрата в соотношении 1 : 2 при
общей исходной влажности смеси
25-30 %.
Перспективным является про-
цесс получения окускованного фос-
фогипса (фосфогипсового щебня)
методом непрерывного прессова-
ния.
Окускование смеси фосфогипса
с нейтрализующей добавкой прово-
дят спеканием под давлением, при
этом не требуются подвод теплоты
извне, дополнительный обжиг и
применение связующих. Процесс
окускования фосфогипса включает
следующие стадии:
нейтрализация фосфогипса из-
вестью в лопастном смесителе;
обезвоживание фосфогипсовой
смеси в центрифуге, либо путем
низкотемпературной сушки;
прессование фосфогипсовой
смеси влажностью до 5% на валко-
вом прессе.
При давлении прессования 400—
500 МПа и скорости прокатки 0,25—
0,33 м/с толщина ленты окускован-
ного фосфогипса составляет 8—10 мм,
размер частиц 3—50 мм.
Гранулирование серы. Гранулиро-
вание серы в зависимости от ее аг-
регатного состояния осуществляют
различными способами. Гранулы из
расплава серы получают, как пра-
вило, диспергированием расплава с
кристаллизацией капель в потоке
хладоагента, из порошковидной
серы — прессованием с образова-
нием плиток или таблеток.
В промышленном масштабе наи-
большее распространение получи-
ли способы гранулирования серы из
расплава с охлаждением капель воз-
духом или водой. При этом способ
гранулирования с охлаждением ка-
пель воздухом называют сухим, а
способ гранулирования с охлажде-
нием водой — мокрым.
При сухом гранулировании расплав
серы при температуре -125—127 °C
разбрызгивают в верхней части гра-
нуляционной башни высотой 30—
90 м, а образованные при этом кап-
ли-гранулы охлаждают в противо-
токе воздухом (по аналогии с гра-
нулированием расплавов азотных
удобрений). Полученные гранулы,
представляющие собой сферические
частицы диаметром ~ 2 мм, выгру-
жаются из нижней части башни, а
воздух выводится сверху.
Доохлаждение гранул в нижней
части башни завершается в псевдо-
ожиженном слое в течение несколь-
ких минут. Мелкие частички серы,
скорость витания которых ниже
скорости воздуха в сечении башни,
поднимаются вверх навстречу фор-
мирующимся каплям расплава серы
и служат своего рода зародышами
для кристаллизации капель. В таких
условиях капли, поглощая затравоч-
ные кристаллы, приобретают пра-
вильную сферическую форму, явля-
ются однородными.
Этот способ гранулирования
серы связан с большими капиталь-
ными и низкими эксплуатационны-
ми затратами, он требует сложной
системы очистки отходящих газов
от пыли.
Способ мокрого гранулирования
серы основан на использовании сле-
дующих свойств серы и воды: гид-
рофобности серы, значительной раз-
ности в плотности и теплоемкости
серы и воды.
923
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Основным условием для мокро-
го гранулирования является безудар-
ный ввод струй расплава серы в воду,
в противном случае капли серы, по-
падая на поверхность воды, разбрыз-
гиваются и мгновенно застывают в
виде пленки, перекрывая доступ к
воде следующим каплям. При безу-
дарном (мягком) вводе струй рас-
плава серы в слой воды они дро-
бятся на капли, которые приобре-
тают форму шара. Капля расплава,
переохлаждается в воде до темпе-
ратуры начала кристаллизации в
поверхностном слое. В дальнейшем
фронт кристаллизации движется в
глубь капли со скоростью, опреде-
ляемой линейной скоростью роста
кристаллов и отводом тепла от меж-
фазной границы. В центре гранулы
при этом из-за разности плотнос-
тей расплава и кристаллической
фазы возникает усадочная ракови-
на. По окончании процесса кристал-
лизации происходит доохлаждение
гранулы.
Процесс мокрого гранулирования
серы из расплава состоит из следу-
ющих основных стадий: формиро-
вание, обезвоживание, сушка гранул,
складирование. Качество получаемых
гранул зависит от многих факторов.
Большое значение имеет температура
жидкой серы и охлаждающей воды.
Для получения высокопрочных гра-
нул необходимо, чтобы разница тем-
ператур расплава серы и воды была
минимальной. Гранулы обезвожива-
ются и при необходимости высуши-
ваются. Диаметр гранул, полученных
таким образом, составляет 0,5—6 мм,
а содержание в них внутренней вла-
ги = 0,25 %. Плотность гранул 1280—
1400 кг/м3, а угол естественного от-
коса 30—35°.
924
Существуют и другие способы
гранулирования серы из расплава
(чешуирование, формование и оком-
кование), но их применение на
практике ограничено малыми масш-
табами производства.
Гранулирование методом прессо-
вания используют для получения
гранул из порошкообразной серы.
На практике прессование серы про-
водят в несколько стадий: пласти-
фикация серы путем введения до-
бавок ПАВ и воды, прессование или
экструзия полученной пасты, пос-
ледующая сушка гранул.
Пластификация является важ-
ной стадией процесса, которая ос-
нована па образовании высококон-
центрированной коагуляционной
структуры. Введение добавок ПАВ в
обрабатываемую массу облегчает
процесс пластификации, так как
приводит к образованию более рых-
лых структур. При пластификации
измельченной серы наблюдается
явление тиксотропии, поэтому не-
обходимо избегать интенсивного ме-
ханического воздействия (переме-
шивания) на пластифицируемую
композицию.
Гранулирование пластифициро-
ванной массы проводят в различ-
ных аппаратах: валковых, червячных
прессах, бесшнековых экструдерах,
ленточных прессах. Для гранулиро-
вания порошковидной серы в ос-
новном-используют грануляторы
экструзионного типа, пригодные для
гранулирования материалов влажно-
стью 1—15 %. Гранулы серы, полу-
ченные таким образом, используют
для получения резиновых смесей,
что обеспечивает устранение пыле-
образования, улучшает дозирование
и внутризаводское транспортирова-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ние серы различными транспортны-
ми средствами.
Гранулирование других химичес-
ких продуктов. Процессы гранулиро-
вания широко используются также
в технологии полимеров, каучуков и
резиновых смесей синтетических
моющих средств и ряда других хи-
мических продуктов. Для гранулиро-
вания термопластов, каучуков и ре-
зиновых смесей используют метод
экструзии, при котором образование
гранул происходит при продавлива-
нии пластично-вязкой массы с по-
мощью шнека через головку экстру-
дера с последующим разрезанием или
дроблением материала. Наибольшее
распространение получили червяч-
ные экструдеры. Порошкообразный
материал плавят и выдавливают в
виде жгутов или лент, которые ре-
жут непосредственно после выхода
из головки или дробят после охлаж-
дения в специальной ванне.
Установка для гранулирования
синтетических смол состоит из пла-
вителя смолы, транспортера из ла-
тунной ленты, которая охлаждается
водой, и шестивалковой формующей
машины. Смолу при температуре
125—130 °C из плавителя подают на
латунную ленту транспортера, где
она растекается по ширине ленты
слоем толщиной 4—6 мм и охлаж-
дается до 85—90 °C. Пластичная мас-
са с ленты поступает в зазор верх-
ней гладкой пары валков формую-
щей машины, где усредняется по
толщине до 5 мм. В зазоре второй и
третьей пар валков нарезаются про-
дольные и поперечные канавки. Да-
лее смола в виде сформованной
ленты поступает на транспортер, на
котором охлаждается холодным воз-
духом до 25—30 °C. Разделение зат-
вердевшей смолы на отдельные гра-
нулы размером 5x5x5 мм происхо-
дит при удалении с транспортера.
Большую часть синтетических
моющих средств (СМС) производят
в мелкогранулированном виде, при-
чем 90 % гранул получают в резуль-
тате распылительной, сушки раство-
ров, а 10 % — методом сухого сме-
шения мелкогранулированного
ПАВ, получаемого в распылитель-
ной башне, с остальными компонен-
тами СМС. Порошки СМС должны
иметь заданный гранулометричес-
кий состав и насыпную плотность,
не слеживаться, быстро растворяться
в воде. Основная фракция мелкогра-
нулированных СМС должна быть в
пределах 0,3—1,0 мм, насыпная
плотность — 0,25—0,35 кг/дм3. Для
получения однородного мелкогра-
нулированного продукта СМС не-
обходим мягкий режим сушки в рас-
пылительной сушилке, работающей
в режиме прямотока.
Гранулирование сырья для метал-
лургии и металлов. Процессы гра-
нулирования в металлургии больше
известны как брикетирование, оком-
кование агломерация. Брикетирова-
ние порошковидных железорудных
материалов применяется на прак-
тике с 80-х годов прошлого столе-
тия. В процессе брикетирования
порошков иногда используют свя-
зующие добавки. Порошок железо-
рудных материалов увлажняют и
тщательно перемешивают, затем по-
дают на вальцевый пресс, где под
давлением 50—100 МПа формуют
брикеты прямоугольной, цилиндри-
ческой или овальной формы разме-
ром от 20 до 150 мм.
Необходимая прочность брике-
тов достигается в результате после-
925
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
дующей сушки или высокотемпера-
турного обжига. В качестве связую-
щих добавок при производстве же-
лезорудных брикетов используют
чугунную стружку, концентраты
сульфитно-спиртовой барды, каус-
тический магнезит с хлоридами
магния и натрия, жидкое стекло,
каменноугольный пек, нефтяные
битумы, цементы, известь и др.
Сушку и высокотемпературную
обработку брикетов производят в
туннельных печах. Иногда для уп-
рочнения брикетов применяют ав-
токлавную обработку при давлении
до 10 МПа в заданной атмосфере.
В последнее время на практике
все больше используется способ го-
рячего брикетирования железоруд-
ных материалов с предварительным
частичным их восстановлением. На-
гретые до 500—1000 °C частицы
руды пластифицируются; при пос-
ледующем прессовании происходит
сваривание размягченных частиц ме-
таллического железа и вюстита, об-
разовавшихся в результате восста-
новления, что обеспечивает их
прочное взаимное сцепление.
Процесс окомкования с после-
дующим упрочняющим обжигом
окатышей (пелетизация) получил
развитие в 40-х годах в связи с про-
изводством в больших масштабах
тонкоизмельченных концентратов
глубокого обогащения железных
руд. Установлено, что достаточно
прочные окатыши могут быть по-
лучены только из материалов круп-
ностью менее 0,1 мм, причем со-
держание фракции 0—0,05 мм в них
должно составлять 70—80 %. Для
улучшения процесса окомкования
железорудных концентратов и по-
вышения прочности сырых окаты-
926
шей в качестве связующего веще-
ства добавляют обычно 0,5—1,0 %
бентонита. При получении офлю-
сованных окатышей в шихту вво-
дят необходимое количество изве-
стняка. При этом дисперсность до-
бавок и концентрата должна быть
одинаковой. После тщательного
перемешивания и увлажнения
шихту подают на тарельчатые или
барабанные грануляторы, где по-
лучают окатыши размером от 12 до
25 мм. Прочность сырых окатышей,
получаемых после гранулятора, не-
велика: они выдерживают падение
с высоты не более 1 м. Поэтому
сырые окатыши подвергают высо-
котемпературному обжигу (1250—
1300 °C). После обжига прочность
окатышей возрастает более чем в
100 раз и составляет 1—2 кН на 1
окатыш.
При обжиге в слое окатышей
последовательно протекает несколь-
ко процессов: сушка, разложение
карбонатов, твердофазное спекание
частиц в объеме окатышей. При
этом теплота, необходимая для на-
грева окатышей, подводится в слой
топочными газами. Движение газа в
объеме слоя обеспечивается либо
путем отсасывания его из-под слоя,
либо в результате нагнетания в слой.
Иногда для обжига окатышей в об-
жиговых машинах используют теп-
лоту от горения твердого топлива,
нанесенного на поверхность сырых
окатышей. Существуют также безоб-
жиговые способы получения желе-
зорудных окатышей, в которых для
упрочнения окатышей используют
связующие добавки: известь или
портландцемент.
Гранулирование в металлургии
используют также для получения
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
новых высококачественных матери-
алов. Впервые высококачественный
листовой материал был получен
путем прокатки гранул чистого алю-
миния. Процесс прокатки листов из
гранул металлов и сплавов отлича-
ется высокой надежностью, легко
поддается автоматизации, экологи-
чен по сравнению с традиционны-
ми методами производства листов
из слитка. Процесс производства
алюминиевых листов непрерывной
прокаткой гранул заключается в сле-
дующем: гранулы просушивают на
конвейере, нагревают в индукцион-
ной печи (время нагрева перед про-
каткой составляет 5—7 с) и непре-
рывно подают в зазор между валка-
ми. В зоне деформации происходит
уплотнение гранул с образованием
компактной полосы (ленты).
Схема непрерывной прокатки
гранул аналогична процессу прокат-
ки порошков с той лишь разницей,
что процесс прокатки гранул метал-
лов и сплавов заканчивается фор-
мированием металлической полосы
необходимого размера. Производ-
ство листов из алюминиевых гра-
нул было в значительной степени
предопределено бурным развитием
порошковой металлургии алюминия
и его сплавов. Одно из преимуществ
гранул перед порошками — их хо-
рошая сыпучесть. Именно недоста-
точная сыпучесть металлических
порошков ограничивала скорость
прокатки и заставила перейти на
использование гранул в процессе
получения высококачественных ли-
стов.
Гранулы металлов и сплавов мо-
гут быть получены несколькими
способами: разбрызгиванием жид-
кого металла с помощью вращаю-
щегося диска или под действием
центробежных сил, вибрационным
методом литья гранул, вакуумным
методом литья гранул.
Для всех способов гранулирова-
ния металлов и сплавов важное зна-
чение имеет скорость кристаллиза-
ции капель расплава* (охлаждения
гранул), обуславливающая формиро-
вание структуры и свойств гранул.
Скорость охлаждения гранул в воде
значительно выше, чем в потоке воз-
духа, и составляет сотни градусов в
секунду. В зависимости от условий
гранулы, получаемые центрифугиро-
ванием расплава, могут иметь раз-
личные размеры: обычно от 0,2 до
8 мм.
2.4.2. Грануляторы окатывания
Грануляторы барабанного типа
являются одной из самых распрост-
раненных конструкций гранулято-
ров окатывания в производстве гра-
нулированных минеральных удоб-
рений.
Гранулятор (рис. 2.117) представ-
ляет собой вращающуюся цилинд-
рическую обечайку 4 с закреплен-
ными на ней бандажами 3, которы-
ми она опирается на роликовые
опорные станции 2. Для предот-
вращения осевого сдвига грануля-
тора предусмотрены упорные роли-
ки. Для уменьшения налипания
влажного материала внутреннюю
стенку барабана футеруют резиной.
Гранулированный материал выгру-
жают через узел 7.
Отсос паров и пыли из грануля-
тора производят вентиляционной
установкой, подсоединенной к пат-
рубку, установленному в верхней
части узла выгрузки. В процессе гра-
нулирования шихту увлажняют с
927
Глава 2 Оборудование для физико-механических методов переработки
Газы но
lowc/nxy
Рис. 2.117. Гранулятор барабанного типа:
1 — узел выгрузки; 2 — опорная станция;
3 — бандаж; 4 — обечайка
помощью форсунки, установленной
на расстоянии 1,0—1,5 м от загру-
зочного устройства гранулятора.
Так как регулирование процесса
гранулирования в барабанах такого
типа часто осуществляется визуаль-
но, то необходимо в зоне выгрузки
гранулятора предусматривать уста-
новку смотровых окон и освещения.
Обычно в верхней части узла вы-
грузки устанавливают осветитель-
ные приборы (лампы, прожекторы).
Исходную шихту (например,
нейтрализованный суперфосфат)
дозируют из промежуточного бун-
кера и через загрузочное устройство
подают в гранулятор. Через форсун-
ку сюда же дозируют жидкость на
увлажнение (вода, сточные воды,
связующие добавки, пульпа). Увлаж-
ненная шихта гранулируется, а
влажный гранулированный матери-
ал через узел выгрузки направля-
ется на сушку. При этом выход то-
варной фракции составляет 50—55 %,
а прочность гранул, в зависимости
от используемой нейтрализующей
добавки, изменяется от 1,5 до 2,8—
3,0 МПа.
Для снижения влажности грану-
лируемой шихты, а следовательно,
увеличения производительности
действующих технологических ли-
ний производства суперфосфата
предлагается производить подогрев
шихты в процессе ее гранулирова-
ния до температуры 60—80 °C. Ших-
ту можно подогревать горячими сто-
ками или водой, подаваемыми че-
рез форсунку, или паром, подавае-
мым под слой материала специаль-
ным распределителем.
Ниже приводятся основные тех-
нические характеристики грануля-
торов барабанного типа, наиболее
широко используемых в производ-
стве гранулированных минеральных
удобрений:
Производительность, т/ч 8,9—22
Частота вращения барабана, с“’ 0,56—1,3
Диаметр обечайки, м 1,4—2,2
Длина барабана, м 8—11
Угол наклона, град 1—3
Мощность привода, кВт 12—20
Ниже приведен параметричес-
кий ряд грануляторов барабанного
типа для сыпучих материалов, раз-
работанный Дзержинским филиа-
лом ЛенНИИхиммаш (длина L вы-
пускаемых грануляторов различно-
го диаметра Z)):
D, м L, м D, м L, м D, м L, м D, м L, м
0,5 1,0 1,6 3,15 2,5 50 3,55—3,60 8,5
1,2 4,0 7,5 10,0
1,6 5,0 10,0 14,0
2,0 6,3 2,8 5,8 4,0 10,0
0,8 1,6 2,0 4,0 8,5 12,5
2,5 6,0 11,2 16,0
3,15 8,0 3,15 6,3 4,5 10,0
1,4 2,8 2,24 4,5 10,0 16,0
3,1 6,7 12,5 18,0
4,0 9,0
5,6
Для грануляторов этого типа ха-
рактерны следующие преимущества:
простота конструкции и эксплуата-
ции, большая единичная мощность.
К недостаткам следует отнести:
неравномерный гранулометри-
ческий состав продукта на выходе
928
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
из гранулятора, обусловленный не-
равномерностью увлажнения грану-
лируемой шихты;
необходимость периодической
чистки налипшего материала на
стенки гранулятора и узла выгруз-
ки.
На рис. 2.118 приведен грануля-
тор, в котором совмещаются процес-
сы гранулирования и сепарации.
Гранулятор представляет собой
обечайку 5, установленную на опор-
ной и опорно-упорных станциях 3.
Ковшовое устройство 6 захватывает
предварительную шихту и транс-
портирует ее в барабан.
Рабочие поверхности барабана и
ковшей покрыты резиной 8. Объе-
мы между обечайкой 5 и резиновой
обкладкой 8 заполняют легкотеку-
чим материалом (водой, песком, дро-
бью и т. п.). При вращении барабана,
резина, под действием, например,
воды прогибается и налипший на
резину материал отрывается.
Исходную шихту подают в за-
грузочное устройство транспорте-
ром 7; сюда же поступает мелкая
фракция, которую отделяют на
кольцевом сите 4. Товарную фрак-
цию гранулированного продукта на-
правляют на сушку. Выход товарной
фракции из гранулятора зависит от
размера ячейки кольцевого сита.
Среди барабанных грануляторов
особое место занимают барабанные
грануляторы-сушилки, в которых
процесс гранулирования совмещен
с процессом сушки.
Барабанные грануляторы-сушил-
ки типа БГС и «Сферодайзер» (фир-
ма «Пек», Франция) представляют
собой (рис. 2.119) вращающийся ба-
рабан, установленный под углом 1—
3° к горизонту на двух роликовых
опорных станциях. Упорные роли-
ки предотвращают осевые сдвиги ба-
рабана.
Часть внутренней поверхности
барабана оснащена приемной на-
садкой 77 и на остальной длине ба-
рабана — подъемно-лопастной на-
садкой 8.
Грануляторы-сушилки «Сферо-
дайзер» (Франция) оборудованы
подъемными лопатками сложной
конструкции с углом наклона к ра-
диусу обечайки, равным нулю. Ап-
параты БГС оснащены лопатками
Г-образной формы с углом накло-
на к радиусу обечайки 12°, а также
коробчатым обратным шнеком 10
открытого или закрытого исполне-
ния, который транспортирует
Рис. 2.118. Комбинированный гранулятор-классификатор:
1,7 — транспортеры; 2 — бандаж; 3— опорно-упорная станция; 4— сито; 5 — обечайка; 6 —
ковшевос устройство; 8 — резиновая обкладка
929
Глава 2 Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.119. Барабанный гранулятор-сушилка (БГС):
/ — барабан; 2 — шестерня; 3 — редуктор, 4 — электродвигатель, 5 — опорная станция, 6 —
выгрузочная камера; 7 — конус, 8 — подъемно-лопастная насадка, 9 — зубчатый венец, 10—
обратный шнек; 11 — приемная насадка; 12 — форсунка
внутренний ретур от конуса 7 в зону
распыла пульпы. В торцах вращаю-
щихся барабанов установлена за-
грузочная камера с форсунками 12
и патрубками для ввода теплоно-
сителя, а также выгрузочная каме-
ра 6 со штуцерами для отвода от-
работанного сушильного агента и
готового продукта. Привод бараба-
на осуществляется от электродви-
гателя 4 через редуктор 3, зубчатую
шестерню 2 и зубчатый венец 9,
укрепленный на барабане с помо-
щью башмаков.
Принцип работы грануляторов-
сушилок заключается в следующем.
При вращении барабана подъемно-
лопастная насадка 8 создает поток
материала, ссыпающегося с лопаток.
На этот поток материала пневма-
тической форсункой 12 распылива-
ется пульпа гранулируемого веще-
ства, которая, наслаиваясь на части-
цы, увеличивает их размер. Влажные
агломераты окатываются по внут-
ренним элементам барабана, приоб-
ретая сферическую форму, и сохнут
в потоке теплоносителя. В аппарате
«Сферодайзер» мелкая фракция
после классификации возвращает-
930
ся в зону распыла пульпы в виде
внешнего ретура.
В аппаратах БГС в зоне выгрузки
установлен классификатор, выпол-
ненный в виде конуса 7. Крупная
фракция скапливается у узкого ос-
нования конуса и выгружается из
аппарата. Мелкая фракция, скопив-
шаяся у большого основания кону-
са, обратным шнеком в виде внут-
реннего ретура возвращается в зону
распыла пульпы. Сюда же может
подаваться в виде внешнего ретура
пыль из циклонов и материал пос-
ле дробилок.
На рис. 2.120 приводится конст-
рукция аппарата БГС, в котором
кроме гранулирования, сушки и
классификации протекают процес-
сы охлаждения товарной фракции
и дробления крупной фракции
удобрений. В отличие от обычного
аппарата БГС, в предложенной кон-
струкции имеется камера 1 для ох-
лаждения продукта, которая распо-
лагается за классификатором — об-
ратным конусом 5. Для более каче-
ственного и надежного разделения
гранул продукта по фракциям пре-
дусмотрен дополнительный усечен-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.120. Схема БГС с встроенным холодильником:
1 — камера для охлаждения продукта; 2 — барабан; 3 — конус; 4— шары для измельчения
крупных гранул; 5 — конус обратный
ный конус 3, который устанавлива-
ется за конусом 5., Отделившаяся на
конусах 3 и 5 крупная фракция дро-
бится шарами 4, расположенными
между конусами.
На рис. 2.121 приводится конст-
рукция аппарата БГС, в котором
кроме гранулирования и сушки, од-
новременно осуществляются про-
цессы охлаждения и классифика-
ции материала в кипящем слое пу-
тем отдува мелкой фракции в фа-
кел распыла.
Устройство работает следующим
образом. Из барабана 2 при его вра-
щении высушенные гранулы раз-
личного фракционного состава об-
ратным шнеком 1 подаются в каме-
ру 4 на газораспределительную ре-
шетку 6. Расход ожижающего аген-
та, поступающего в камеру 4, подби-
рают таким образом, чтобы скорость
псевдоожижения была равна или
больше скорости витания частиц
ретура определенного размера. При
этом наблюдается четкая сепарация
частиц по размерам, что позволит
более равномерно распределить
распыляемую пульпу по поверхно-
сти частиц. Однако возможно пере-
увлажнение материала вследствие
пульсирующего выноса частиц ре-
Рис. 2.121. БГС с встроенным аппаратом КС:
1 — обратный шнек; 2 —барабан; 3 — газоход; 4— камера; 5 — форсунка; 6, 7 — решетки;
8 — перегородка; 9 — подъемно-лопастная насадка
931
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.122. БГС с встроенным циклоном:
1 — барабан; 2 — подъемно-лопастная насадка; 3 — обратный шнек; 4 — камера выгрузки; 5 —
пылесборник; 6— циклон; 7— форсунка; 8— загрузочная камера
тура из псевдоожиженного слоя
Кроме того, охлаждение частиц ре-
тура приведет к необходимости до-
полнительного подвода тепла на
испарение влаги, что в свою очередь
может привести к увеличению пы-
леуноса.
Одна из попыток снижения пы-
леуноса заключается в установке
циклона специальной конструкции
в хвостовой части вращающегося
барабана (рис. 2.122). Образующаяся
в процессе гранулирования пыль по-
током теплоносителя через танген-
циальные патрубки транспортиру-
ется в циклон б, где частицы пыли
центробежной силой отбрасывают-
ся к ячейкам и, перемещаясь вдоль
циклона 6, попадают в кольцевой
пылесборник 5, откуда обратным
шнеком 3 возвращаются в загрузоч-
ную часть барабана 7. Авторы пред-
ложенной конструкции считают, что
эффективность пылеочистки может
достигать 98 %. Однако применение
данной конструкции приведет к уве-
личению гидравлического сопро-
тивления аппарата. Вторым суще-
ственным недостатком данной кон-
струкции следует считать усложне-
ние обслуживания аппарата.
Для увеличения выхода товар-
ной фракции предлагается в хвос-
товой части вращающегося бараба-
на 7 (соосно с конусным класси-
фикатором 3) установить ленточ-
ный шнек 4, имеющий шаг, равный
0,15—0,20 длины классификатора, и
наружный диаметр, равный диамет-
ру выходного отверстия барабана
(рис. 2.123). Классификатор работа-
ет следующим образом. Высушен-
ный сгранулированный продукт по-
ступает в классификатор 3, в кону-
се которого крупные гранулы рас-
полагаются преимущественно на
поверхности скатывающегося слоя
и шнеком выводятся из аппарата.
Эффективность предложенного
технического решения вызывает со-
мнение, так как коэффициент за-
полнения барабана в процессе ра-
боты будет изменяться, а, следова-
тельно, будет изменяться эффек-
тивность сепарации с помощью
шнека.
Для увеличения производитель-
ности аппаратов БГС устанавлива-
ют две форсунки для распыления
пульпы в вертикальной или в гори-
зонтальной плоскости вращающего-
ся барабана (рис. 2.124).
932
Часть IX. Основное оборудование дчя переработки твердых отходов
Рис. 2.123. БГС с дополнительным шнеком:
1 — барабан; 2— обратный шнек; 3— классификатор; 4 — шнек; 5 — камера выгрузки; 6 —
камера загрузки; 7 — форсунка; 8 — отбросные лопасти
Рис. 2.124. БГС с двумя форсунками для распыливания пульпы:
1 — барабан; 2— обратный шнек; 3— конус, 4— камера выгрузки; 5— форсунки
Устройство работает следующим
образом. Во вращающийся барабан
7 на завесу материала верхней и
нижней форсунками 5 распыляет-
ся пульпа. Влажные гранулы, полу-
ченные напылением верхней фор-
сункой, концентрируются в середи-
не барабана, а гранулы, полученные
напылением нижней форсункой, в
начале аппарата. Затем влажные гра-
нулы сушатся в потоке теплоноси-
теля.
Использование двух форсунок в
вертикальном расположении позво-
ляет равномерно распределить
влажные гранулы по длине бараба-
на, что способствует улучшению ре-
жима сушки и гранулирования, по-
зволяет увеличить температуру теп-
лоносителя на входе в барабан на
50—100 °C. Кроме того, при соответ-
ствующих режимах нижнюю фор-
сунку можно использовать для на-
работки мелкой фракции (0,5 < d <
< 2 мм), которая используется в ка-
честве центров гранулообразования,
что приводит к сокращению внеш-
него ретура и повышению произво-
дительности установки.
Тарельчатые грануляторы. Они
предназначены для гранулирования
порошкообразных материалов. Наи-
большее распространение они по-
лучили в металлургической про-
мышленности (производство желе-
зорудных окатышей).
Гранулятор (рис. 2.125) состоит
из станины 7, на которой установ-
лены тарелка 7, закрытая кожухом
2, форсунки 3.
При работе гранулятора порош-
кообразный продукт через загрузоч-
ный штуцер подают на наклонную
вращающуюся тарелку, где он увлаж-
933
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.125. Тарельчатый гранулятор:
1 — тарелка; 2 — кожух; 3 — форсунка; 4 —
смотровое окно; 5 — вал приводной; 6 — уст-
ройство для изменения угла наклона тарелки;
7 — станина
няется связующей жидкостью из
форсунок и окатывается до гранул
заданной величины. Угол наклона
тарелки можно изменять с помощью
механизма поворота 6. Дзержинским
филиалом ЛенНИИхиммаш разрабо-
тан параметрический ряд грануля-
торов тарельчатого типа производи-
тельностью от 0,080 до 30 т/ч. Ни-
же приводятся основные габариты
(D — диаметр тарелки, Н — высота
борта) грануляторов тарельчатого
типа (грануляторы диаметром 0,5 м
имеют борт высотой 0,10 или 0,16 м):
D,m Н, м £>, м Н,м D, м Н, м D, м Н, м
0,8 0,16 1,4 0,28 2,0 0,40 3,15 0,63
0,25 0,40 0,60 0,90
1.0 0,20 1,6 0,32 2,5 0,50 3,55 0,71
0,30 0,45 0,75 1,00
1,25 0,25 1,8 0,36 2,8 0,56 4,0 0,80
0,36 0,50 0,80 1,00
На рис. 2.126 представлен тарель-
чатый гранулятор Дзержинского
филиала ЛенНИИхиммаш ГОТ-800.
Гранулятор представляет собой
тарель, заключенную в кожух, закреп-
ленный на станине. С помощью* ме-
ханизма поворота тарель может ме-
нять угол наклона. Привод тарели —
от электродвигателя и редуктора че-
рез клиноременную передачу. С по-
мощью гибкого вала вращение пе-
редается на протирочное устройство
узла загрузки. Увлажнение порошка
осуществляется форсункой.
Рис. 2.126. Гранулятор ГОТ-800:
1 — станина; 2 — тарель; 3 — кожух; 4 — форсунка; 5 — узел загрузки; 6 — гибкий вал; 7 —
редуктор; 8 — механизм поворота; 9 — электродвигатель; 10 — смотровой люк
934
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Для визуального наблюдения за
процессом гранулирования служит
смотровой люк.
Порошкообразный продукт че-
рез узел загрузки подается на вра-
щающуюся тарель, где увлажняется
связующей жидкостью и окатыва-
ется до гранул заданной величины.
Техническая характеристика
Производительность, кгУч
Режим работы
Давление, кг/см2 (МПа)
воздуха, подаваемого на фор-
сунку
связующей жидкости, пода-
ваемой на форсунку
Расход:
воздуха, м3/ч
связующей жидкости, кг/ч
Поверхность тарели, м2
Частота вращения тарели,
об/мин
Угол наклона тарели, град
Электродвигатель привода:
тип
мощность, кВт
частота вращения вала, об/мин
Тип редуктора
Передаточное число клиноро
менной передачи
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
гранулятора
в том числе узлов и деталей из
коррозионностойкой стали
Виброгрануляторы. I
годы в различных производствах все
шире находят применение вибро-
грануляторы, поскольку во многих
случаях их использование позволя-
ет создать компактное и экономи-
чески обоснованное аппаратурное
оформление процессов гранулиро-
вания. Для этих процессов исполь-
зуют аппараты с вибрирующим кор-
пусом или отдельными деталями,
помещенными в слой материала. За
последние годы в Дзержинском
12,5
Непрерывный
0,4 (0,04)
0,7 (0,07)
1.5
7,101
0,5
15—20
15—75
ВАО 22-6
1,1
930
РЧУ-100-50-4
2—4
1700x1100x1900
510
79,48 .
последние
филиале ЛенНИИхиммаш разрабо-
тано несколько видов виброграну-
ляторов.
Для получения гранул (размером
4,8 ± 0,8 мм) носителя катализато-
ра на основе корунда разработан
виброгранулятор ГОВ-0,03 (рис. 2.127),
представляющий собой комбинацию
из виброформователя 3 и виброока-
тывателя 7. Рабочим органом виб-
роформователя является лоток 2
прямоугольной формы, который ус-
тановлен на вибраторе 6 дсбалансо-
вого типа с приводом от электро-
двигателя через клиноременную пе-
редачу и эластичную муфту. Ампли-
туду прямолинейных колебаний виб-
ратора регулируют набором съемных
дебалансов. Исходная смесь через
секторный питатель 4 поступает в
лоток, на поверхности которого об-
разуется виброкипящий слой. Из ка-
пельницы 5 через капиллярные от-
верстия на слой исходной смеси
поступает связующая жидкость.
Угол наклона лотка и направле-
ние вибрации подобраны таким об-
разом, чтобы составляющая от силы
тяжести гранулы была больше со-
ставляющей направления вибрации,
Рис. 2.127. Виброгранулятор ГОВ-0,03:.
1 — виброокатыватсль; 2 — лоток; 3 — вибро-
формователь: 4— питатель; 5 — капельница;
6— вибратор
935
Глава 2 Оборудование для физико-механических методов переработки
что позволяет получать гранулы не-
обходимого размера. Через эластич-
ный рукав гранулы поступают в
виброокатыватель, в котором грану-
лы принимают правильную сфери-
ческую форму.
Ниже приведена техническая
характеристика виброгранулятора
ГОВ-0,03 с лотковым виброформо-
вателем и камерным виброокатыва-
телем:
Производительность, кг/ч
Частота колебаний (формо-
ватель/окатыватель), Гц
Амплитуда колебаний (фор-
мователь/окатыватсль), мм
Масса, кг
Габариты, мм
30
10—40/10—50
1,6/0—5
1350
2310x1063x2050
Удельная производительность
разработанного виброгранулятора в
7—10 раз больше барабанных гра-
нуляторов. Кроме того, прочность
гранул, получаемых в грануляторе
ГОВ-0,03, на 34—40 % выше, чем
прочность гранул, получаемых в дру-
гих грануляторах.
На рис. 2.128 приводится ориги-
нальная конструкция чашевого виб-
рогранулятора.
Виброгранулятор представляет
собой вертикальный цилиндричес-
кий аппарат и состоит из корпуса 7,
крышки 6 с патрубком 4 для пода-
чи исходного продукта и лотка £для
выгрузки полученных гранул. С
крышкой жестко связаны кольце-
видный элемент для подачи и рас-
пределения исходного порошка по
рабочей поверхности вибрирующе-
го днища. Дисковый распылитель
связующей жидкости 2 крепится на
валу и приводится во вращение
электродвигателем 5. Корпус уста-
новлен на электродинамическом
вибраторе 9.
Рис. 2.128. Чашевый виброгранулятор.
1 — корпус; 2 — дисковый распылитель жид-
кости, 3, 4 — патрубки, 5 — электродвигатель;
6 — крышка; 7 — днище; 8 — лоток; 9 —
вибратор
Исходный порошкообразный ма-
териал через патрубок 4 поступает
на распределительный элемент, с
которого равномерно распределяет-
ся по вибрирующей поверхности
эллиптического днища. Связующая
жидкость через патрубок и кольце-
вой канал поступает на вращающий-
ся диск и разбрызгивается на капли
определенной дисперсности. Обра-
зовавшиеся гранулы окатываются по
поверхности эллиптического днища
одновременно уплотняясь, и через
лоток 8 выгружаются из виброгра-
нулятора. Изменяя геометрические
параметры эллипса днища, можно
регулировать размер гранул.
Техническая характеристика ча-
шевого виброгранулятора приведе-
на ниже:
Производительность по гото-
вому продукту, кг/ч
Амплитуда колебаний, мм 3,6
Частота колебаний, Гц 22,5
Габариты, мм 800x800x1500
Масса, кг 960
936
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Турболопастные грануляторы.
Для ряда продуктов соды, мою-
щих средств и их компонентов, син-
тетических смол и т. п. размер гра-
нул, удовлетворяющий требованиям
потребителя или дальнейшей пере-
работки, находится в пределах 0,1—
3,0 мм. Гранулирование таких про-
дуктов, не требующих длительной
обработки, наиболее эффективно
проводить в установках с вертикаль-
ным турболопастным гранулятором
непрерывного действия. Производи-
тельность грануляторов вертикаль-
ного типа может достигать следую-
щих значений:
Диаметр Производи- Мощность
гранулятора, м тельность, кг/ч привода, кВт
0,150 300—1000 5—7
0,250 700—3000 8—11
0,335 2500—8000 15—25
0,400 6000—30000 35—55
Ниже приведены принципиаль-
Рис. 2.129. Принципиальная схема уста-
новки для гранулирования пербората на-
трия:
1 —.бункер; 2 — вибратор; 3 — винтовые пи-
татели; 4 — емкость; 5 — насос-дозатор; 6 —
гранулятор
ные схемы установок для скорост-
ного гранулирования некоторых ма-
териалов в турболопастных грану-
ляторах.
На рис.' 2.129 изображена схема
установки для гранулирования пер-
бората натрия, разработанная Дзер-
жинским филиалом ЛенНИИхимма-
ша. Скоростной турболопастной гра-
нулятор представляет собой верти-
кальный цилиндр диаметром 150 мм,
в котором размещен вал с лопастя-
ми, вращающийся с частотой
2000 мин-’ [окружная скорость дви-
жения торцов лопастей составляет
(5,7 м/с)]. Специальные лопасти обес-
печивают в зонах перемешивания из-
менение направления движения по-
тока частиц, вследствие чего они дви-
жутся по спиралевидной траектории.
На рис. 2.130 представлена схема
установки для гранулирования бел-
Рис. 2.130. Принципиальная схема установ-
ки для гранулирования БВК фирмы
«Ешер Висс» (ФРГ):
1,3 — бункеры; 2, 4, 8 — дозаторы; 5 — насос-
дозатор; 6 — предгранулятор; 7 — грануля-
тор-кондиционер
937
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
ково-витаминного концентрата
(БВК) фирмы «Ешер Висс» (ФРГ).
В этой установке используют пред-
гранулятор и скоростной грануля-
тор-конденсатор горизонтального
типа фирмы «Додиге» (ФРГ). Тур-
болопастные аппараты этого типа
характеризуются энергоемкостью 2—
4 кВт ч/т и могут применяться как
для установок небольшой произво-
дительности 150—200 кг/ч, так и для
высокопроизводительных установок
мощностью 30 т/ч.
В предгрануляторе материал об-
рабатывают перемешивающими ло-
пастями в виде плужков при окруж-
ной скорости до 30 м/с, а в грануля-
торе-кондиционере, куда дополни-
тельно подается часть порошка БВК,
при 5—6 м/с. В таком режиме обра-
ботки происходит дезинтегрирова-
ние наиболее крупных частиц и рав-
номерное распределение сухого по-
рошка в массе гранулированного
материала, что обеспечивает равно-
мерный рост гранул и уменьшение
их конечной влажности.
Американская фирма «И.М. Ху-
бер корпорейшн» производит плот-
ные гранулы каолина с высокой
насыпной плотностью и низким
влагосодержанием на установке,
изображенной на рис. 2.131. Пред-
гранулятор и гранулятор-кондици-
онер представляют собой горизон-
тальные цилиндрические корпуса,
внутри которых установлены валы
с расположенными по винтовой
линии кольцами. В предгранулято-
ре получают влажную массу поли-
дисперсных агломератов, которые
разрушаются в дезинтеграторе фир-
мы «Мицропул». Попадая в грану-
лятор-кондиционер, усредненная по
размерам масса мелких частиц под-
Рис. 2.131. Принципиальная схема установ-
ки для гранулирования каолина фирмы
«И.М. Хубер корпорейшн»:
/ — бункер; 2 — винтовой питатель; 3 — на-
сос-дозатор; 4 — форсунка; 5 — пред грануля-
тор; 6 — дезинтегратор; 7 — гранулятор-кон-
диционер
вергается обработке пальцевым ро-
тором, но уже в более интенсивном
режиме, чем в предгрануляторе, что
способствует равномерному окаты-
ванию гранул необходимых разме-
ра и плотности без образования
крупных агломератов. Некоторые
технические характеристики аппа-
ратов установки фирмы «И.М. Ху-
бер корпорейшн»
Параметр
Диаметр корпуса, м
Длина корпуса, м
Диаметр пальцев, м
Шаг установки паль-
цев, м
Окружная скорость
пальцев, м/с
Мощность привода,
кВт
приведены ниже:
Предгра- Гранулятор-
нулятор кондиционер
0,33 0,33
4,2 3,0
0,025 0,013
0,15 0,23
1,5—2,5 3,2
5,5 4,0 .
938
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
2.4.3. Грануляторы с псевдоожи-
женным и фонтанирующим слоями
На рис. 2.132 в качестве иллюст-
рации представлено несколько ти-
повых конструкций аппаратов с
псевдоожиженным слоем для гра-
нулирования материалов.
Основные технические решения,
заложенные в промышленную ап-
паратуру, сводятся, в принципе, к
различным способам подачи исход-
ного продукта во взвешенный слой
материала:
подача пульпы и разбавленных
растворов на поверхность взвешен-
ного слоя с обдувом факела высо-
котемпературным теплоносителем
(виды а, е);
подача концентрированных
пульп, растворов и плавов внутрь
слоя форсункой, установленной в
боковой части аппарата с органи-
зацией горизонтального факела рас-
пыла (виды б, в);
подача растворов и суспензий
форсунками, установленными в ос-
новании газораспределительной ре-
шетки, с организацией вертикаль-
ного факела распыла (виды г, д).
Грануляторы с подачей раствора
на поверхность псевдоожиженного слоя.
Грануляторы этого типа являются
одними из первых аппаратов с псев-
доожиженным слоем, которые нашли
применение в химической промыш-
ленности. К наиболее известным ап-
паратам для гранулирования неор-
Рис. 2.132. Схемы аппаратов для гранулирования минеральных удобрений в псевдоожи-
женном слое:
а — с подачей раствора на поверхность слоя; б — с подачей раствора или плава внутрь слоя;
в — с подачей раствора или плава внутрь слоя и классификацией гранулированного продукта;
г — с подачей раствора внутрь слоя снизу и фонтанированием слоя; д — с подачей раствора
внутрь слоя снизу и сепарацией частиц; е — с подачей раствора на поверхность слоя в прямо-
токе высокотемпературного теплоносителя;
/ — ожижающий агент; II — исходное вещество; III — распиливающий агент; /И — готовый
гранулированный продукт; V — ретур; VI — сепарирующий воздух; VII — отработанные газы;
VIII — воздух на классификацию частиц; IX — теплоноситель
939
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
ганических солей с достаточно вы-
сокими температурами плавления от-
носится гранулятор ВНИИ Га.
Конструкция гранулятора (рис.
2.133) отличается от обычного ап-
парата с псевдоожиженным слоем
(например, сушилки) тем, что над
поверхностью псевдоожиженного
слоя установлена форсунка для рас-
пиливания гранулируемого раство-
ра. Такая конструкция обеспечива-
ет равномерное распределение ра-
створа одной или несколькими фор-
сунками грубого распыла (рис. 2.134).
Недостатком этого аппарата явля-
ется частая забивка механических
форсунок, установленных в надсло-
евом пространстве, пылью.
В производстве гранулированных
минеральных удобрений использу-
ется аппарат конструкции НИУИФ
РКСГ (распылительная сушилка-
гранулятор с кипящим слоем) (рис.
2.134). Отличительной особенностью
этого аппарата является то, что фа-
кел распыла исходного раствора или
пульпы обдувается струей высоко-
температурного теплоносителя (600—
1200 °C) при скоростях 100—150 м/с.
Рис. 2.133. Аппарат для гранулирования ра-
створов в псевдоожиженном слое (конст-
рукция ВНИИГа):
1 — газовая горелка; 2 — шнек для выгрузки
продукта; 3 — выгрузочное устройство; 4 —
форсунка; 5 — корпус аппарата; 6 — газорасп-
ределительная решетка; 7 — колосниковая ре-
шетка; 8 — газовая топка.
Распиливающий агент
Пульпа
Г<ззы на
Рис. 2.134. Аппарат РКСГ:
/ — газовое сопло; 2 — пневматическая фор-
сунка; 3 — циклон; 4 — эжектор; 5 — газорас-
пределительная решетка; 6 — корпус аппарата
Гранулирование происходит на
границе взаимодействия струи и
псевдоожиженного слоя. При этом
необходимым условием надежной
работы аппарата является проник-
новение струи внутрь псевдоожи-
женного слоя, т. е. увеличение по-
верхности их взаимодействия.
В промышленном масштабе ап-
парат РКСГ внедрен в производстве
гранулированного аммофоса. Диа-
метр газораспределительной решет-
ки промышленного аппарата 2,8 м.
При этом установлен следующий
оптимальный режим его работы:
Температура газов, °C:
в струе, обтекающей факел рас- 750—860
пыла
под газораспределительной ре- шеткой 160—175
в слое 100—110
Скорость ожижающего агента, м/с 2,2
Влажность пульпы аммофоса, % Производительность, т/ч: 35—45
по испаренной влаге по гранулированному продукту с влажноегью 1 % 8—9
Выход товарной фракции (1—3,2 мм) из аппарата, % 80—90
Прочность гранул, МПа 5—7
Влагосъем с 1 м3 аппарата, кг/ч Расход на 1 т готового продукта: 60
топлива, кг условного топлива НО
электроэнергии, кВт-ч 100
940
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 2.135. Распылители аппарата РКСГ:
а — односопловый; б — многосопловый; 1 —
регулирующий клапан
В настоящее время разработано
три типоразмера аппаратов РКСГ.
(табл. 2.44). На рис. 2.135 изображены
принципиальные конструкции рас-
пылителей, используемых в аппара-
тах РКСГ. В зависимости от задан-
ной производительности аппарата
используют односопловый распыли-
тель (рис. 2.135, а), многосопловый
или щелевой (рис. 2.135, б), которые
имеют производительность по рас-
пыляемой жидкости 10—80 т/ч.
Грануляторы с подачей гранулиру-
емого вещества внутрь псевдоожижен-
ного слоя. Как уже отмечалось, раз-
личают следующие типы гранулято-
ров с подачей гранулируемого веще-
ства внутрь псевдоожиженного слоя:
экран; 2 — форсунка; 3 — газовое сопло; 4 —
с форсункой (форсунками), ус-
тановленной в боковой части аппа-
рата и обеспечивающей горизон-
• тальность факела распыла;
с форсункой (форсунками), ус-
тановленной в основании газорас-
пределительной решетки аппарата
и обеспечивающей вертикальность
факела распыла. .
К первому типу грануляторов
относится аппарат кипящего слоя,
разработанный в МИХМё (рис.
2.136). Аппарат состоит из собствен-
но гранулятора с псевдоожиженным
слоем и трехсекционного сепарато-
ра. Отличительной особенностью
гранулятора является то, что в се-
параторе обеспечивается' отдув пы-
Таблица 2.44
Техническая характеристика аппаратов типа РКСГ
Показатель РКСГ-1,25 РКСГ-2,8 РКСГ-3,5
Диаметр, м:
решетки 1,25 2,8 3,5
сепарационной зоны 3,2 8,0 10,0
Рабочая высота, м 3,5 4,5 6,0
Габаритные размеры, м:
длина 3,2 8,0 10,0
ширина 3,2 8,0 10,0
высота 6,0 8,85 10,0
Масса аппарата, т — 23,5 26,0
Производительность по влаге, т/ч 0,8—3,0 4,0—15,0 6,0—23,0
Объем отходящих газов, тыс. м3/ч 15—26 77—130 120—200
941
Гпава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Рис. 2.136. Аппарат для гранулирования аммиачной селитры (конструкция МИХМа):
1 — газовая камера; 2 — подпорная решетка; 3 — газораспределительная решетка; 4 — рабочая
камера; 5 — шнек; б — пневмомеханические форсунки; 7 — коллектор раствора; 8 — сепараци-
онная камера; 9 — корпус аппарата; 10 — отбойник; 11 — эжектор; 12 — сепаратор
левидных частиц (размером менее
1 мм) и возврат их эжекционным
устройством непосредственно в зону
гранулирования.
Аппарат МИХМа используется
в промышленности для получения
гранул аммиачной селитры различ-
ной пористости. Диаметр газорасп-
ределительной решетки аппарата
3,57 м. Установлен следующий ре-
жим работы аппарата:
Температура газов, °C:
под решеткой 100—-110
в слое 80
Расход ожижающего агента, __ ло
тыс. м’/ч 35~48
Концентрация раствора, % 80—88
Температура раствора, °C 100—120
Производительность, т/ч 7,5—12,3
Выход фракции 1—2 мм, % 94
Влажность гранул готового 2
продукта, %
Другой разновидностью аппара-
та для гранулирования минераль-
ных удобрений в псевдоожиженном
слое является гранулятор-класси-
фикатор (ГК), разработанный НИ-
УИФом совместно с Дзержинским
филиалом НИИхиммаша. Особенно-
стью этого аппарата является орга-
низация внутренней циркуляции в
слое между зонами гранулирования
и классификации и непрерывный
отдув мелких частиц из зоны клас-
сификации. Конструкция этого ап-
парата, предложенного для гранули-
рования аммофоса, приведена на рис.
2.137.
Гранулятор-классификатор ра-
ботает следующим образом. Исход-
ный продукт в виде пульпы или
расплава подают форсункой 1 в
зону гранулирования 5, отделенную
942
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
5
6
2
Ра^лыливпаю-1
щии агент •
Раствор
Ожижающий
агент
Газы на очистку
Гранулы
Воздух на
классификацию
Рис. 2.137. Гранулятор-классификатор с
псевдоожиженным слоем материала:
1 — форсунка; 2, 3 — подпорная и газораспре-
делительная решетки; 4 — корпус аппарата;
5 — зона гранулирования; б — наклонная пе-
регородка; 7 — зона классификации
от зоны классификации 7 наклон-
ной перегородкой 6 с переточны-
ми отверстиями. Ожижающий агент
подают в каждую зону через шту-
церы. Гранулированный продукт
по мере увеличения объема слоя в
зоне гранулирования перетекает в
зону классификации, сужающуюся
по высоте.
В надслоевом пространстве зоны
классификации происходит эффек-
тивное разделение полидисперсной
гранулированной смеси на 2 про-
дукта: верхний ретур (частицы раз-
мером преимущественно менее
1 мм) и нижний готовый продукт,
представляющий собой товарную
фракцию (гранулы размером 1—4 мм).
Верхний продукт выдувается из
зоны классификации и поступает
для наращивания размеров частиц
в зону гранулирования; нижний
выводится через выгрузную течку из
аппарата. Количество поступающе-
го в зону классификации 7 матери-
ала определяется режимом работы
классификатора и эффективностью
разделения смеси.
Повысить эффективность рабо-
ты гранулятора-классификатора
можно организацией более четкой
классификации частиц по размерам.
С этой целью аппарат был моди-
фицирован: в надслоевой зоне клас-
сификатора установлены вытесни-
тели чечевицеобразной формы. Вы-
теснители обеспечивают создание
необходимого профиля скорости
сжижающего агента в надслоевой
зоне, определяющей эффективность
разделения частиц по размерам и
получение обеспыленного гранули-
рованного продукта.
Несколько иной подход к грану-
лированию термочувствительных
растворов состоит в создании вер-
тикальных зон локального фонтани-
рования. Этот способ был впервые
применен для гранулирования ра-
створов сульфата аммония. Конст-
рукция аппарата представлена на рис.
2.138. В рассматриваемом аппарате
интенсивность перемешивания час-
тиц в прирешеточной зоне активно-
го тепло- и массообмена обеспечи-
вается созданием вертикальных фа-
Газы на очистку
Раствор
Распиливающий
агент________
Ожижающий
агент______
Теплоноситель
4
^Воздух на сепарацию
Гранулы
Распыливающий
______агент
_Раствор
Рис. 2.138. Гранулятор с зонами локально-
го фонтанирования:
I — корпус аппарата; 2 — газораспределитель-
ная решетка; 3 — газоподпорные решетки; 4
— форсунки; 5 — контуры факела распыла
зон локального фонтанирования
943
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
колов распыла. Вместе с тем произ-
водительность аппарата ограничена,
помимо всего прочего, высотой
псевдоожиженного слоя, лимитиру-
ющей длину факела распыла.
2.4.4. Шнековые грануляторы
формования
Предназначены для гранулиро-
вания пастообразных продуктов.
Гранулятор состоит из загрузоч-
ного бункера, шнека с протироч-
ной головкой, двух роторных нагне-
тателей, фильерного узла, узла рез-
ки и привода.
Периодическая запитка загру-
зочного бункера производится боль-
шими порциями продукта. Для
предотвращения зависания пасты
на стенках в бункере установлен Z-
образный ворошитель, разрыхляю-
щий подаваемую пасту.
Продукт транспортируется ро-
торными нагнетателями в прессу-
ющую часть, уплотняется и затем
продавливается через фильерную
решетку с помощью протирочной
головки. Жгуты продукта, выходящие
из фильеры, режутся пластинчатым
ножом на гранулы заданной дли-
ны.
На рис. 2.139—2.141 приведены
типовые шнековые грануляторы
ГФШ-90, ГФШ-150 и ГФШ-300. В
табл. 2.45 приведена техническая ха-
рактеристика данных грануляторов.
Рис. 2.139. Гранулятор ГФШ-90:
1 — редуктор; 2 — муфта; 3 — раздаточная коробка; 4 — ворошитель; 5 — шнек; б — роторный
нагнетатель; 7— загрузочный бункер; 8— опора; 9 — царга; /0— узел резки; II и 13 — шкивы;
12 — электродвигатель
944
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
2610
Рис. 2.140. Гранулятор ГФШ-150:
1 — привод гранулятора; 2 — муфта; 3 — вал;
4 — шнек; 5 — замковое устройство; 6 — фи-
льерная решетка; 7 — двухзаходная протироч-
ная головка; 8 — гильза; 9 —корпус; 10 —ро-
торный нагнетатель
А-А
Рис. 2.141. Гранулятор ГФШ-300:
1 — электродвигатель; 2 — упругая втулочно-пальцевая муфта; 3 — редуктор; 4 — кулачково-
дисковая муфта; 5 — раздаточная коробка; 6 — предохранительная муфта; 7 — роторный нагне-
татель; 8 — корпус; 9 — затвор; 10— шнек; 11 — протирочная головка; 12 — фильерная решетка
Двухшнековый гранулятор ГФШ-
200-2 (рис. 2.142) предназначен для
гранулирования пастообразных про-
дуктов типа гидролизного лигнина
влажностью 55—58 %.
Гранулятор состоит из двух па-
раллельных незацепляющихся шне-
ков (с левой и правой нарезкой) с
общей загрузочной камерой. Каж-
дый из шнеков имеет свой корпус
и свой фильерный узел с проти-
рочной головкой.
В загрузочной камере параллель-
но шнекам установлены два ротор-
ных нагнетателя, вращающихся син-
хронно со шнеками.
945
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Таблица 2.45
Техническая характеристика шнековых грануляторов формования
Показатели ГФШ-90 ГФШ-150 ГФШ-300
Производительность, кг/ч 100—120 650 4000
Режим работы Периодический Непрерывный Непрерывный
Диаметр шнека, мм 90 150 300
Живое сечение фильерной решетки, % 25 30—35 33
Частота вращения, об/мин: шнека запитывающих валков 18 12,5 30 25,6 11,7 10
Электродвигатель привода: тип мощность, кВт частота вращения вала, об/мин АО2-51-6 5,5 970 ВАО51-4 7,5 1460 ВАО 92 6 75 980
Тип редуктора РЦЦ-350-40-1 РЦД-350-40-1 Ц2-650-31,5-5
Габаритные размеры, мм 2160x855x1520 2610x660x700 4910x1810x1355
Масса, кг: гранулятора в том числе узлов и деталей из корро- зионностойкой стали сплава «Сормайт» 1100 292 1180 91,6 7550 112 8
А-А
Рис. 2.142. Гранулятор ГФШ-200-2:
1 — редуктор, 2 — рама; 3 — элект-
родвигатель; 4 — бункер; 5 — шту-
цер загрузки; 6 — корпус; 7 — уп-
ругая втулочно-пальцевая муфта;
8 — кулачково-дисковая муфта, 9 —
раздаточная коробка; 10 — предох-
ранительная муфта; 11 — левый
шнек; 12 — протирочная головка,
13 — матрица, 14 — нож, 15 — фи-
льерная решетка; 16 — правый шнек;
17 — роторный нагнетатель; 18 —
вал шнека
946
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых, отходов
3000—5000
Непрерывный
200
200
3—5
51
ВАО81-4
40
1470
Ц2-650-31,5-5
2910x1535x985
3760
460,145
Привод гранулятора от электро-
двигателя и редуктора через упру-
гую и кулачково-дисковую муфты.
Продукт непрерывно поступает
в загрузочную камеру роторных на-
гнетателей, захватывается транспор-
тной частью шнеков и направляет-
ся в прессующую часть, где уплот-
няется. Продавливание продукта .
производится через фильерную ре-
шетку с помощью протирочной го-
ловки.
Техническая характеристика
Производительность, кг/ч
Режим работы
Диаметр, мм:
шнеков
ротора нагнетателя
гранул
Частота вращения шнеков,
об/мин
Электродвигатель привода:
тип
мощность, кВт
частота вращения вала,
об/мин
Тип редуктора
Габаритные размеры, мм
Масса, кг:
гранулятора
в том числе деталей, изго-
товленных из коррозион-
ностойкой стали
2.4.5. Роторные грануляторы
формования
Роторные грануляторы формо-
вания (рис. 2.143 и 2.144) предназ-
начены для получения гранул из па-
стообразных продуктов влажностью
40-60 %.
Гранулятор состоит из сварного
корпуса, двух водил, насаженных на
центральный вал, и валков, сидящих
на подшипниках в водилах и совер-
шающих принудительное вращение
вокруг своей оси через шестерни.
Центральный вал установлен в под-
шипниках качения, находящихся в
крышках.
Перед вращающимися валками
установлены подпорные башмаки с
регулируемым углом наклона к внут-
ренней поверхности фильерной ре-
шетки. Наклонные башмаки на ро-
торе обеспечивают увеличение про-
изводительности. Привод от элект-
родвигателя и редуктора через кли-
ноременную передачу.
Паста непрерывно подается в
корпус гранулятора, где подхваты-
вается вращающимися валками и
продавливается через фильерную
решетку.
Техническая характеристика гра-
нуляторов типа ГФР приведена в
табл. 2.46—2.47.
Таблица 2.46
Техническая характеристика
ГФР-120
Показатели Величины
Производительность, кг/ч 500
Режим работы Непрерывный
Частота вращения, об/мин: водила валков 15,7; 21; 26,2 63,6; 85; 106
Электродвигатель привода: тип мощность, кВт частота вращения вала, об/мин ВАО-51-4 7,5 1460
Тип редуктора РЦД-400-40-1
Передаточное число: клиноременной передачи зубчатой передачи от во- дил к валкам общее привода 2,43; 1,83; 1,45 4,5 98,6; 74,5; 58,8
Габаритные размеры, мм 3500x1300x2000
Масса, кг: гранулятора в том числе узлов и дета- лей из коррозионностой- кой стали 2250 386,9
947
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
3500
Рис. 2.143. Гранулятор ГФР-120:
1 — корпус; 2 — водило; 3 — редуктор; 4 — электродвигатель; 5 — крышки; 6 — шестерни; 7 —
фильерная решетка; 8 — валки; 9 — подпорные башмаки
Таблица 2.47
Техническая характеристика
гранулятора ГФР-400
Рис. 2.144. Гранулятор ГФР-400:
1 — опорный редуктор; 2 — электродвигатель;
3 — редуктор; 4 — запитывающий валок; 5 —
толкатели; 6 — загрузочный бункер; 7 — ро-
тор-матрица; 8 — нож; 9 — рама
Показатели Величины
Производительность по пас- тообразному продукту, кг/ч 250
Режим работы Непрерывный
Диаметр матрицы, мм 400
Количество отверстий мат- рицы 900
Размер гранул, мм 8x6x6
Частота вращения матрицы, об/мин 8 и 12
Электродвигатель привода: тип мощность, кВт частота вращения вала, об/мин АО2-42-4 5,5 1440
Тип редуктора РЦД-350-25-5
Габаритные размеры, мм 1400x1450x670
Масса, кг: гранулятора в том числе узлов и дета- лей из коррозионностой- кой стали 1000 152
948
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
2.4.6. Примеры расчета гранулято-
ров (по Гришаеву И.Г., Назарову В.И.)
1. Пример расчета окаточного
барабана
Исходные данные: продукт — су-
перфосфат; производительность по
готовому продукту С[1р = 15000 кг/ч;
средний диаметр гранул продукта
Jnp = 2,5 мм; средний диаметр гра-
нул, соответствующий началу грану-
лообразования и равный диаметру ча-
стиц рстура, d0 = Jnp = 0,8 мм; содер-
,жание жидкой фазы, соответствующее
началу гранулообразования (опреде-
ляют экспериментально), PQ =
= 0,09 кг/кг; растворимость материа-
ла при'температуре гранулирования
(65 °C) S = 0,5 кг/кг; содержание в
шихте расплава при температуре гра-
нулирования I = 0 кг/кг; содержание
ретура в шихте г = 0,3; плотность
шихты р = 1200 кг/м3; скорость ска-
тывания частиц в слое (эксперимен-
тально из условия неразрушения ча-
стиц в конце пути скатывания) V =
1 м/с; коэффициент заполнения ба-
рабана <р = 0,07; соотношение длины
и диаметра барабана К = 5; время
пребывания шихты в грануляторе
т = 0,2 ч.
Расчетные данные:
Содержание жидкой фазы в
шихте Р, кг/кг из уравнения:
^пр
= аоехр т
Р
l-r + г-dol dr
где т и п определяются из таблицы 1.
2,5 = 0,8 ехр [68(Р- 0,09)’-7]; от-
сюда Р — 0,18 кг/кг.
Влагосодержание шихты и из
уравнения
u+us + i.
1-us-i ’
0,18 =
--0,5
и
и — 0,11 кг/кг.
Расход шихты через гранулятор
^^ = 150000±0Л1)=1 ?/ч
р(1 — г) 1200(1-0,3)
Диаметр барабана
„ 4(?т 4-19,8-0,2 _л
D = з—-— = з/----:---— = 2,4 м.
уп-<Р'К уЗ,14-0,07-5
Ближайший стандартный на-
ружный диаметр барабана 2,8 м.
Длина барабана L = KD = 5 х 2,8=
= 14 м.
Центральный угол охвата мате-
риала в барабане 5 из уравнения:
—sinS);
6,284 7
Ф = — (5-sin5); 0,07 =
2 тс
5 = 82°.
Скорость подъема материала у
стенки барабана
под . 2\|/-sin5/2'
Обычно для грануляторов
= 0,55 + 0,60
Ко, = 1 4 ? ' ’ = 0,72 м/с.
под 2-0,6’0,66
Угловая скорость барабана
2-Ипол= 2-0,72^
D 2,4
1/с.
ЗОсо 30-0,6 __
п =---=------— = 5,7 об/мин.
п 3,14
Диаметр отверстия подпорного
кольца
Dq = Z>cos ^+0,15 = 2,4-0,75 + 0,15 = 2 м.
2. Пример расчета барабанного
гранулятора-сушилки
Исходные данные: продукт —
аммофос; производительность по
готовому продукту (7пр = 25000 кг/ч;
влажность продукта Жпр = 0,01;
949
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Расход воздуха в БГС
Таблица. 1
Температура, °C Коэффициент, h
Суперфос- фат т - 68 Двойной суперфос- фат zn = 129 Аммофос, нитроаммо- фоска т - 23
20 1,70 1,70 1,70
30 1,54
40 1,68 1,61 1,44
50 1,66 1,57
60 1,19
75 1,65 1,53
80 1,15
Своз
Свп
Х2-Х|
10460-1000
190-10
= 58100 кг/ч,
где х2 = 190 г/кг находят из J — х —
диаграммы по <р2 и (/ + 10), х, =
= 10 г/кг для летних условий сред-
ней полосы.
Скорость витания частиц слоя в
стесненном потоке И из уравнения
Re=
Аг
1400 + 5,227^7
средний диаметр гранул продукта,
выходящего из БГС d = 2 мм;
плотность слоя продукта рпр = 1000
кг/м3; теплоемкость продукта спр =
= 0,3 ккал/(кг град); теплота раство-
рения q = 35 ккал/кг; влажность
пульпы 1гп = 0,3; температура пуль-
пы /п = 110 °C; допустимая темпе-
ратура сушки гпр = 100 °C; относи-
тельная влажность отработанного
сушильного агента (из условия дос-
тижения влажности продукта при
температуре сушки) <р2 = 25 %; вре-
мя сушки т = 0,5 ч; давление рас-
пиливающего жидкость воздуха Р =
= 0,3 МПа; коэффициент заполне-
ния барабана <р = 0,13; критерий
Фруда для барабана (из условий оп-
тимальной плотности завесы) Fr —
= 0,025—0,035; кратность внутрен-
него ретура гвн =10; число подъем-
ных Г-образных лопаток по окруж-
ности барабана Z = 16.
Расчетные данные:
Количество пульпы, распыляе-
мой в БГС
Спр 25000 а__пп /
Сгп = --i-— =----= 35700 кг/ч.
(1-РГп) 1-0,3
Количество испаренной в БГС
влаги
G-=G„ • W—G •№ =
вл пр п пр пр
= 35700 • 0,3 — 25000 • 0,01 = 10460 кг/ч.
.. 2,35-105-20-10-6 • .
, = 0,63 м/с.
0,002(1400 + 5,22^2,3 5 • 105 )
Рабочая скорость теплоносите-
ля в БГС
И = 2,5 • Г = 2,5 • 0,63 = 1,6 м/с.
Диаметр барабана
Своз
0,785-Гр-3600-рвоз
58100
= 4,26 м,
0,785-1,6-3600-0,7
где рвоз — плотность воздуха при
<р2 = 25 % и / = 100 °C.
Ближайший стандартный диа-
метр барабана 4,5 м.
Температура теплоносителя на
выходе в БГС из уравнения:
Спп
Своз • СвозОвх - 'пп - Ю) +-— [СПп(1 ~ Ю +
dvJ dUJ' Ва Пр / । "P П /
"1" ^воз ' ^n] On ~ ^np) + Cnp • qnp — (7ВЛ -<7ВЛ
' 58100 -0,245(/м -110)+ ^^-[0,3(1 -0,3) +
+1 • 0,3](110-100) + 25000 -35 = 10460 • 595,
t = 427 °C.
ЭХ
С учетом потерь тепла через не-
изолированные стенки барабана
/вх = 500 °с:
С учетом подсосов воздуха че-
рез неплотности головной части
950
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
БГС температура теплоносителя
после топки
/т = 1,2-500 = 600 °C.
Расход топлива
хт ___СВоз своз(/воз 20) _
Сг-р — * “ —
58100-0,245(500-20) ,
-------------------- = 976 кг/ч.
7000
Длина зоны сушки БГС
£с=---------------=
. 0,785 -D2-Ф Р
25000-0,5
-------ч:----------= 7,66 м.
0,785 • 4,52-0,13-1000 ‘
Расход материала, поднимаемо-
го Г-образными лопатками,
Gr = 2,2- lO-’-ZP-^-Z-co-p =
=2,2 • 10"3 • 3600 • 4,52 • 7,7 • 16 • 0,4lx
xlOOO = 6,4 • 106 кг/ч.
Длина факела пульпы в потоке
падающего материала
\0-29
Р I
. = 0,447)
2ф = 0,44 • 4,5 •Зо,9.-2,5°'2?
г Y0J
6,4-106 '
3,57-105,
= 3,7 м,
что допустимо, т.к. меньше длины
зоны сушки. Общая длина барабана
L — Lc + £к = 8 + 5 = 13 м,
где £к = 5 м — длина классифика-
тора.
Ближайшая стандартная длина
барабана диаметром 4,5 м — 16 м.
Скорость вращения барабана
12^7 IWW=W91/C,
V D N 4
30-ш 30-0,41
п =--------=-------
п 3,14
= 3,7 об/мин.
Угол охвата материала в бараба-
не 5 из уравнения
Ф =—(S-sin8); 6 = 100°.
2п
Диаметр отверстия подпорного
кольца
D = D • cos| + 0,2 = 4,5 • 0,64+0,2 = 3 м.
Длина стороны квадратного се-
чения обратного шнека в из урав-
нения:
g
. .D-cos—
0,785в[ Р2ф —- (£> - 2е)2 (2 arccos--
2п D-2e
п 5
Р-COS— г, Г
. _ 2 Vi ^ПР ’ 'вн
sin 2 arccos-—)]<рш =---.
D-2e ш 3600-рп-<о
где фш = 0,5 — коэффициент запол-
нения шнека, зависящий от свойств
материала (склонности к адгезии и
сводообразованию)
в = 0,4 м.
3. Пример расчета гранулятора с
псевдоожиженным слоем
Исходные данные: продукт —
двухслойные гранулы карбоаммофо-
са (ядро — карбамид, оболочка —
фосфаты аммония); содержание
фосфатов аммония в продукте Сфа=
= 0,65; производительность по го-
товому продукту 6пр = 10000 кг/ч;
влажность продукта № = 0,005;
средний диаметр гранул продукта,
выходящего из гранулятора d =
=2 мм; плотность неподвижного слоя
продукта рсл = 850 кг/м3; плотность
гранул продукта рпр = 1500 кг/м3; теп-
лоемкость продукта спр = 0,3 ккал/
(кг - град); теплота растворения фос-
фатов аммония <?пр = 35 ккал/кг;
влажность пульпы фосфатов аммо-
ния W = 0,3; коэффициент тем-
пературопроводности пульпы а =
= 14-10*4 м2/ч; температура пульпы.
/п = 95 °C; температура псевдоожи-
женного слоя = 75 °C; относи-
951
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
тельная влажность отработанного
сушильного агента <р0 = 15 %; удель-
ная напряженность факела пульпы
по влаге ?вл = 5600 кг/(м2-ч); дав-
ление пульпы перед форсункой Р
= 0,3 МПа; концентрация пульпы в
воздушном факеле % = 2 кг/кг.
Расчетные данные:
Расход пульпы фосфатов аммо-
ния
_ бфа’Спр 0,65-10000 оосс /
1-И£ 1-0,3
Количество испаренной в аппа-
рате влаги
G = G - G ♦ 1К =
вл п п пр пр
= 9285 • 0,3 - 10000 • 0,005 = 2786 кг/ч.
Расход воздуха под газораспре-
делительную решетку
G,^-^2786'1000 = 92267 кг/ч,
воэ Х2-х, 40-10
где х2 находят по <р2 и /сл из J — х —
диаграммы; х, = 10 г/кг с.в. для лет-
них условий средней полосы.
Скорость начала псевдоожиже-
ния Ип0 из уравнения
RCn° 1400 + 5,22^7
2,35-Ю5-20-10
jz _______________,
п0 I-----г
0,002(1400 + 5,22^2,35-Ю5)
Рабочая скорость псевдоожижения
Ир = 4Го = 4-0,бЗ = 2,5м/с.
Площадь газораспределительной
решетки
Г- _ ^803
= 0,63 м/с.
92267
= 14,6 м2.
РвозЛ-ЗбОО 0,7-2,5-3600
Температура теплоносителя под
решетку из уравнения:
своз • сво, ('вх - (1 - и;) + своз и; ] х
х ('п - Ч) + Gn (1 - и;) • 9ир = свя г,
где г — теплота парообразования;
92267 • 0,245(/вх - 75) + 9285-0,51х
х(95 - 75) + 9285 • 0,7 • 35 = 2786 • 595
= 143 -С.
С учетом потерь тепла tm = 145 °C.
Расход топлива
= ^ВО3 * 20) _
Ре
из
7yen
92267-0,245-125 ,
= —------»------= 4Q4 кг/ч
7000
Время пребывания в гранулято-
материала. Для карбоаммофоса т
уравнения
•^ = 0,1GM-°'«’.F0-0'65,
К
где Тм — температура мокрого тер-
мометра;
Gu = ---; Fo=-^~.
-0,65
— = о,11
0,3 ’1
< 75-37 Т0,60 Г 14-10~4
4-10~6
75 + 237
т = 0,33 ч.
Масса псевдоожиженного слоя
? = G -т = 10000-0,33 = 3300 кг.
Высота неподвижного слоя
(7СЛ _ 3300
Яо = = 0,28 м.
Pnp-F 850-14
Высота псевдоожиженного слоя
Я = 1,5-Яо = 1,5-0,28 = 0,42 м.
Высота рабочей части грануля-
тора
Нг= 5,6-Яо-Re0>7-/lr"0'375
/2,5-0,002 А0,7
х
Яг =5,6-0,28
ч 20-Ю-6 ,
0,375
= 0,7 м.
Конструкция аппарата: принима-
аппарат прямоугольного сечения
ем
с размерами сторон 2?х£=2х7ми
расположением пневмомеханических
форсунок пульпы на длинной боко-
952
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
вой стенке аппарата (подача жидко-
сти внутрь слоя, поскольку Wn < 0,3).
Скорость витания частиц из
уравнения
Re Q,8Ar 0,8-2,35-105
18 + 0,61VTr 18 + 0,6172,35-Ю5
Г = 6 м/с.
Коэффициент струи
С, = 0,8Лг“°1115* Reno0-32 =
= 0,8(2,35 • 105)_0>115 * 630-32 = 0,72.
Протяженность факела
X = 1,2 Н = 1,2*0,42 = 0,5 м.
Комплекс Иого , где г0 — радиус
струи в зоне истечения;
Ко — скорость истечения;
Цг0 = -0366Г,ЧЯр =
I
= 0,5 • 0,366 • 6 • 0,72 = 0,79 м2/с.
Горизонтальная дальнобойность
факела, т.е. минимальное расстояние
до ближайшей стенки аппарата
X - °’79
г 0,585-0,585-6-0,72
= 0,31 м < 2 м.
Максимальный радиус факела т.е.
минимальное расстояние от сопла
форсунки до газораспределительной
решетки
emax = 0,565-^- = 0,565^ = 0,07 м.
К 6
Расстояние от сопла форсунки
до сечения струи с максимальным
радиусом
Лф = 1,25-^- = 1,25-^- = 0,23 м.
ф rB-q 6-0,72
Поверхность факела пульпы
Гф
®тах
Гф = 3,14 • 0,07 • Vo>O72 +0,232 + 7o,O72 +0.272];
= 0,11 М2.
Допустимая производительность
одной форсунки по влаге
Сф =?ВлЛ =5600-0,11 = 616кг/ч.
Количество форсунок
, | . (2186
+1 = entier -----
^вп
Z = entier
+ 1 = 5.
616
И*
Расстояние между форсунками
. L 7 ,
/ =---=-----= 1м>2втя_.
Z+2 5 + 2 тах
Скорость истечения пульпы из
сопла
^cT = <pJ2g— =
У Рп
= 0,977(2-9,8-3-104)/1350 = 20,2 м/с.
Эквивалентная скорость истече-
ния пульпы при коэффициенте рас-
хода жидкости £0 = 0,25
^ = ^-КсТ = 0.25*20,2 = 5,06 м/с.
Диаметр выходного сопла жид-
кости
4-9285
= J-----------------= 0,01 м.
р-3,14-5,06-1350-3600
Наружный диаметр жидкостно-
го патрубка — конструктивно
= 0,05 м.
Скорость истечения распылива-
ющего агента из кольцевого канала
Иф=(10н- 15) Г = 60 м/с.
Эквивалентная скорость струи
(круглой)
v Уф + К, 60+5,06 ,
Го=-Т7Г=_ГГ2- = 23-4м/с-
953
Глава 2. Оборудование для физико-механических методов переработки
Диаметр круглого воздушного
сопла
Диаметр воздушного канала фор-
сунки
= л/^о+^жн = д/о,О682 + 0,052 = 0,084 м.
Расход распиливающего воздуха
на одну форсунку
_т/02Гф-рв
Ср 4
= 0,785 • 0,0682 • 60 • 0,7 • 3600 = 549 кг/ч.
Максимальная скорость вылета
частиц из слоя
у
И =3-0,09- А г0125 1g—=
г » о у
гпо
= 0,27(2,35-105)0,25 = 3,6 м/с.
Минимальная высота сепараци-
онной зоны
^с =
Гг2 _ 3,62
2-g 2-9,8
= 0,66 м.
Общая высота аппарата
н=яг + яс+1,7 • i о-2 803 -
г с p,7-p»-z
= 0,31 + 0,66+1,7 • 10-2 -^92267/(0,7-5,7-5) = 2,12 м.
4. Пример расчета грануляцион-
ной башни со статическим грануля-
тором
Исходные данные: продукт — ам-
миачная селитра; производитель-
ность G = 60000 кг/ч; диаметр гра-
нул продукта, средний = 2 мм
(максимальный dmax = 3 мм); плот-
ность гранул рпр = 1300 кг/м3; допу-
стимый размер'уносимых частиц
(определяется типом распылителя
плава, наличием и эффективностью
узла очистки воздуха) d^ = 0,3 мм;
тип распылителя жидкости — ста-
тический леечный; адиабатическая
температура гранул внизу башни
= 125 °C; средняя плотность оро-
шения башни, определяемая типом
распылителя плава q = 600—800
кг/(м2ч); статический напор плава
= 1,1 м; время охлаждения гра-
нул до /а при скорости витания (из
условия сохранения размеров гранул
после удара о приемную поверхность
внизу баини) т = 3 с; коэффициент
расхода жидкости для отверстий
диаметром около 1 мм ц= 0,8; плот-
ность плава = 1500 кг/м3.
Расчетные данные:
Площадь орошаемого попереч-
ного сечения башни
F = G : q = 60000 : 600 = 100 м2.
ор пр 4
Диаметр башни
14-Г
D = J +0,7 = 4-100:3,14 + 0,7 = 12 м.
V л
Рабочая скорость воздуха в баш-
не из уравнения
Re =_0^±_-
ун 18 + 0,61-7^7’
V =1,27 м/с.
Расход воздуха через башню
G = 0,785 • И • р =
ВОЗ ’ ВОЗ Ь-доз
0,785 • 144* 1,27 • 3600 • 1,16 =
= 600000 кг/ч.
. Скорость витания частиц мак-
симального размера из уравнения
r 0,8-Аг •
18 + 0,61-ТЛг’
К, = 8,5 м/с.
Начальная скорость истечения
струи плава
Ин = = 0,98 • -72-9,8-1,1 = 4,5 м/с.
954
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
= 0,46 с.
Время достижения скорости ви-
тания
_K-0,8Fn 8,5-4
8 g 9,8
Высота, необходимая для фор-
мирования капель,
HK=0,SV„-T, + gtll2 =
= 4-0,46 + 9,8• 0,462:2 = 2,88 м.
Высота полета гранул
ЯП = (ГВ- = (8,5- 1,27)3 =
= 21,7 м.
Высота башни
И = Я + Нп = 21,7 + 2,88 = 25 м.
Диаметр отверстий гранулятора
d0 для плава аммиачной селитры из
уравнения
</„р = 2,06-4’55;</о = 1,1-Ю-’м.
Расход плава через одно отвер-
стие
G„, = 3600g Г„р =
= 3600 0,8 • 0,785-1,12 •10-6 -4,5-1500 = 18,5 кг/ч
Число отверстий в каждом из 6
статических грануляторов
б^пр 600000 _.Л
п = —— =-------= 540 шт.
6Gni 6-18,5
Радиус зоны орошения из усло-
вия несмыкания факелов
х0 =0,8—= 0,8-12:4 = 2,4 м.
н 4
Максимальная относительная
дальность вылета гранул
В
где V = Кп / F; отсюда а =30°.
Радиус кривизны днища статичес-
кого гранулятора диаметром 0,4 м
^сп = —~г— = 0,4 м.
vp 2-sin а
Длина дуги перфорированного
днища
L = RKp • 2а = 0,42 м.
Ширина поясов днища при ус-
ловии, что число поясов т = 5
, L 0,42
= 0,042 м.
2т 2-5
Число отверстий по окружнос-
ти каждого пояса определяют из
соотношений
и. =----------= 540-15 = 36;
l + 2 + ...+т
п2 = 2 п{ = 72; л3 = 3 л, = 108;
п4 = 4 = 144; л5 .= 5 лг= 180.
Расстояние между отверстиями
поясе
4л/
/, = ——=4-3,14-0,042:36 = 0,015 м.
«1
= 2,4 • 9,8:8,52 = 0,32.
Угол вылета гранул а определя-
ют из уравнения
2F-sina t 1-F
,/^г gl+F’
955
Глава 3. Оборудование для биохимических методов переработки отходов.
ГЛАВА 3
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ.
3.1. Метантенки
На практике получили распрост-
ранение две принципиальные тех-
нологические схемы сбраживания —
одноступенчатое и двух- или мно-
гоступенчатое сбраживание (рис.
3.1). Одноступенчатые метантенки
сначала применялись как низконаг-
ружаемые. Они имеют продолжи-
тельность сбраживания 30—50 суг. и
нагрузки по беззольному веществу
0,7—1,3 кг/м3 и работают практичес-
ки без перемешивания с небольшим
подогревом. В этих условиях в них
достигаются довольно глубокий рас-
пад органического вещества загру-
жаемого осадка (до 50 %), хорошее
расслоение осадка и его уплотне-
ние в нижней части резервуара, а
также появляется возможность от-
деления иловой воды и уменьше-
ния объемов сброженных осадков.
Такие метантенки традиционно
применялись и применяются в Анг-
лии. Большие объемы низконагру-
жаемых метантенков и связанные с
этим высокие строительные стоимо-
сти заставили перейти к высоконаг-
ружаемым метантенкам, в которых
интенсификация процесса достига-
ется за счет хорошего подогрева
осадка, создания систем непрерыв-
ного перемешивания для равномер-
ного распределения осадка и улуч-
шения контакта микроорганизмов
со сбраживаемым субстратом и пе-
рехода на непрерывную загрузку или
по крайней мере на сокращение
интервалов между загрузками. Од-
Рис. 3.1. Принципиальные схемы анаэробного сбраживания:
а — одноступенчатое сбраживание; б — двухступенчатое сбраживание;
1 — загрузка осадка; 2 — метантенк 1 ступени; 3 — биогаз; 4 — теплоноситель; 5 —выгрузка
осадка из метантска I ступени; 6 — метантенк II ступени, 7 — выгрузка сброженного осадка
956
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
ним из факторов, повышающих на-
грузку на метантенк, явилось пред-
варительное концентрирование заг-
ружаемого осадка. Такие метантен-
ки с мезофильным режимом рабо-
ты получили наибольшее распрос-
транение в США, а также в ФРГ и
ряде других стран. Гидравлическое
время пребывания в таких метан-
тенках обычно составляет от 15 до
20 сут. Вместе с тем имеется много
данных, полученных в опытных и
производственных условиях, кото-
рые говорят о том, что хорошие по-
казатели процесса при мезофиль-
ных температурах можно получить
при времени пребывания 7 и даже
4 сут., особенно при использовании
перемешивания газом. По данным
АКХ, предельными для мезофиль-
ных метантенков с механическим
перемешиванием являются дозы заг-
рузки по объему 16 % (продолжи-
тельность сбраживания 6 сут.) при
температуре 32 °C и 12 % (продол-
жительность сбраживания 8 сут.)
при температуре 28 °C. <
Переход на термофильные ус-
ловия процесса сбраживания по-
зволяет получить хорошие показа-
тели при более высоких.дозах, со-
ставляющих 18—20 % (5,5—5,0 сут.),
а предельными являются дозы за-
грузки 22, 24 и 26 % соответственно
при температуре 49, 51 и 55—53 °C.
Нагрузки по органическому веще-
ству, при которых устойчиво про-
текает процесс, составляют 3—4,5
кг/(м3-сут.) при мезофильных
температурах и 6—7 кг (м3 • сут.) —
при термофильных.
В высоконагружаемых метантен-
ках не происходит расслоения осад-
ка и отделения иловой воды. В свя-
зи с этим большинство зарубежных
проектов предусматривает примене-
ние метантенка II ступени, т. е. пе-
реход на двухступенчатое сбражи-
вание.
МосводоканалНИИпроект раз-
работал типовые одноступенчатые
цилиндроконические метантенки
объемом 1100, 2500, 5000 и 9000 м3.
Компоновка в два, три и четыре ме-
тантенка обеспечивает анаэробное
мезофильное или термофильное
сбраживание осадков сточных вод
типового ряда станций биологичес-
кой очистки производительностью
от 50 до 800 тыс. м3/сут. сточных вод.
Исходные расчетные данные при-
няты по усредненным показателям
работы действующих станций аэра-
ции:
концентрация загрязнений по
взвешенным веществам в поступа-
ющих стоках 300 мг/л;
концентрация загрязнений по
БПКполн, поступающей на очистку в
аэротенки осветленной сточной
жидкости, — 200 мг/л;
влажность поступающей на
сбраживание смеси сырого осадка
и уплотненного избыточного актив-
ного ила 96,4 %;
суточная доза загрузки метан-
тенков при мезофильном сбражи-
вании 10,4%, при термофильном
сбраживании 20,8 %.
Данные о требуемом объеме и
числе метантенков приведены в
табл. 3.1. '•
Технологической схемой предус-
матривается равномерная загрузка
осадка во все резервуары метантен-
ков по напорному трубопроводу.
Одновременно с загрузкой исходно-
го осадка под гидростатическим
давлением происходит выгрузка из
метантенка сброженного осадка.
957
Глава 3. Оборудование для биохимических методов переработки отходов.
Таблица 3.1
Требуемые объемы и число метантенков для станций аэрации
различной производительности
Производитель- ность станции аэрации, тыс. м3/суг. Мезофильный режим сбраживания Термофильный режим сбраживания
объем метантенков, м3 число метантенков объем метантенков, м3 число метантенков
50 1100 или 2500 4 или 2 1100 3
70 2500 3 1100 3
100 2500 или 5000 4 или 2 1100 или 2500 4 или 2
140 5000 3 2500 3
200 5000 или 9000 4 или 2 2500 4
5000 2
280 9000 3 5000 3
400 9000 4 5000 или 9000 4 или 2
560 — — 9000 3
800 — — 9000 4
Подогрев осадка предусмотрен
впуском в метантенк острого пара
через пароструйные инжекторные
подогреватели. При этом происхо-
дит также горизонтальное переме-
шивание осадка. Вертикальное пе-
ремешивание осадка в резервуарах
метантенков осуществляется цент-
робежными насосами, установлен-
ными в насосной станции метан-
тенков. Один насос обеспечивает
поочередное перемешивание осад-
ка в одном из двух резервуаров ме-
тантенков. Утилизация биогаза пре-
дусмотрена путем его сжигания в
качестве топлива в котельных очи-
стных станций.
В основе двух- и многоступен-
чатого сбраживания лежит разделе-
ние процесса на стадию интенсив-
ного брожения с бурным выделе-
нием биогаза, предотвращающим
расслоение осадка (I ступень), и ста-
дию затухания процесса, на которой
прекращается газовыделение и про-
исходят расслоение осадка и отде-
ление иловой воды (II ступень). Это
ведет к уменьшению объема сбро-
женного осадка, поступающего на
обезвоживание, что позволяет сокра-
тить затраты на необходимые для
этой цели сооружения. Кроме того,
за счет спуска иловой воды во II
ступени метантенка увеличивается
время дображивания осадка, что
приводит к улучшению его водоот-
дающих свойств. При этом II сту-
пень может выполняться в виде от-
крытых железобетонных или даже
земляных резервуаров, не имеющих
оборудования для перемешивания
и обогрева, что значительно сокра-
щает строительные расходы на ме-
тантенки в целом. Дображивание и
расслоение осадка иногда проводят
в нескольких последовательно рас-
положенных резервуарах (многосту-
пенчатое сбраживание)..
Двухступенчатое сбраживание
при мезофильных температурах по-
лучило очень широкое распростра-
нение за рубежом, в первую оче-
редь в Европе, а также и в США на
очистных станциях, построенных
как в 40—50-х годах, так и позже.
Например, из 34 очистных соору-
958
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
жений разной производительнос-
ти, построенных в разные годы в
штате Канзас, 26 имеют двухсту-
пенчатое сбраживание. При этом на
разных сооружениях используются
несколько различные технические
решения; соотношения между
объемами I и II ступеней состав-
ляют 1 : 1, 3; 1, 1 : 2 и др. Сбражива-
нию подвергается смесь избыточ-
ного активного ила с осадком пер-
вичных отстойников или только
осадок. Метантенк II ступени вы-
полняется в виде закрытого обо-
греваемого сооружения или откры-
той необогреваемой емкости и т. д.
Сравнение расходов, связанных со
строительством и эксплуатацией
метантенков, показало, что при ис-
пользовании двухступенчатых ме-
тантенков на 8—20 % возрастают
строительные расходы на сами ме-
тантенки (по сравнению с односту-
пенчатым сбраживанием), которые
полностью компенсируются сни-
жением расходов на последующую
обработку сброженного осадка.
В ряде случаев между метантен-
ками I и II ступени производится
промывка осадка, что повышает эф-
фективность уплотнения осадков на
II ступени и снижает потребность
в коагулянтах при обезвоживании.
Исследования АКХ по сбраживанию
осадка в двух- и многоступенчатых
метантенках с использованием на I
ступени мезофильного процесса и
с необогреваемыми II и последую-
щими ступенями показали, что при
этом обеспечивается устойчивый
процесс сбраживания, в том числе
в условиях неравномерного поступ-
ления осадка в метантенк и нали-
чия в осадке токсичных промыш-
ленных загрязнений. В двух- и трех-
ступенчатых метантенках при об-
щем времени пребывания в них
осадка 25—30 сут. объем сброжен-
ных осадков может быть уменьшен
вдвое. При этом достигается сокра-
щение затрат на строительство ме-
тантенков и иловых площадок на
12—18 % по сравнению с односту-
пенчатым мезофильным сбражива-
нием. Ступенчатое сбраживание не
дает существенных преимуществ по
выходу газа по сравнению с одно-
ступенчатым процессом при равных
объемах метантенков.
Эффективные технологические
схемы анаэробного сбраживания
осадков, как правило, должны пре-
дусматривать рекуперацию теплоты
сброженного осадка и подогрев
осадка, подаваемого в метантенк с
помощью внешних теплообменни-
ков (рис. 3.2). По сравнению с при-
меняемой в настоящее время в на-
шей стране схемой с нагревом осад-
ков острым паром, подаваемым в
метантенк через паровой инжектор,
указанная схема имеет следующие
преимущества: сокращение затрат
теплоты на процесс; исключение
возможности перегрева осадка в
метантенке; предотвращение потерь
конденсата и разбавления им осад-
ка в метантенке; возможность до-
полнительного обеззараживания
осадка при мезофильном сбражи-
вании.
В качестве теплообменных аппа-
ратов обычно применяют спираль-
ные теплообменники типа «Осадок-
—осадок» и «осадок—вода», просто-
та конструкции и эксплуатации ко-
торых обусловили широкое исполь-
зование этих аппаратов в развитых
капиталистических странах. Наибо-
лее распространены спиральные
959
Глава 3. Оборудование для биохимических методов переработки отходов.
Рис. 3.2. Принципиальная схема подогрева осадка для анаэробного сбраживания:
1 — осадок до сбраживания; 2 — паровой инжектор;.? — метантенк; 4 — теплообменник «оса-
док-осадок»; 5 — пар; 6 — биогаз 7— котельная; 8 — горячая вода; 9 — теплообменник «оса-
док-вода»; 10 — охлажденная вода; 11 — подогретый осадок; 12 — сброженный осадок
теплообменники фирмы «Альфа-
Лаваль» (Швеция). Возможны раз-
личные модификации технологи-
ческой схемы, представленной на
рис. 3.2. Простейшим решением яв-
ляется установка на линии выпус-
ка сброженного осадка из метантен-
ка рекуперативного теплообменни-
ка типа «осадок-осадок». Эта схема
обеспечивает использование тепло-
ты сброженного осадка для частич-
ного подогрева осадка, подаваемого
в метантенк. Ее применение сокра-
щает расход энергии котельной ус-
тановки на сбраживание осадка.
Наиболее эффективно схема может
применяться при термофильном
сбраживании осадка. На предприя-
тиях «Сигма» и «Гидропроект» (Че-
хия) разработана технологическая
схема, обеспечивающая сочетание
гидравлического перемешивания и
нагрева осадка в метантенке. Содер-
жимое метантенка перемешивается
насосом по так называемой боль-
шой циркуляционной системе с та-
ким расчетом, чтобы обеспечивал-
ся как минимум трехкратный обо-
рот осадка за 20 ч. От нагнетатель-
ного трубопровода системы боль-
шой циркуляции ответвляется так
называемая малая циркуляционная
система через спиральные теплооб-
менники с присоединением к тру-
бопроводу большой циркуляции
(рис. 3.3). В такой системе обеспечи-
вается подогрев осадка до 33 ± 2 вС
(мезофильное сбраживание) и ком-
пенсируются все теплопотери по
метантенку. Подогрев осадка полно-
стью автоматизирован и управляется
датчиком температуры, помещен-
ным на всасывающем патрубке цир-
куляционного насоса. При отклоне-
нии температуры осадка от задан-
Рис. 3.3. Схема подогрева рециркулируемо-
го осадка:
1 — загрузка осадка; 2 — метантенк; 3 — цир-
куляционный насос; 4 — теплообменник «оса-
док-вода»; 5 — сброженный рециркулируе-
мый осадок; 6 — горячая вода; 7 — охлажден-
ная вода
960
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
пых пределов открывается или зак-
рывается задвижка подачи горячей
воды в теплообменник без прекра-
щения подачи в него осадка. Про-
изводительность циркуляционного
насоса должна быть по крайней
мере в 4 раза больше подачи исход-
ного осадка в метантенк.
Для обеспечения экономично-
го процесса мезофильного сбражи-
вания и обеззараживания осадка
фирма «Альфа-Лаваль» рекоменду-
ет технологическую схему, представ-
ленную на рис. 3.4. Мезофильно
сброженный осадок проходит три
ступени теплообменников. На пер-
вой ступени этот осадок подогре-
вается с использованием теплоты
обеззараженного (пастеризованно-
го) осадка с 32 до 52 °C. На второй
ступени осуществляется догрев это-
го осадка до 80 °C с помощью го-
рячей воды. Затем осадок вводится
в трубчатый змеевик, где выдержи-
вается для пастеризации в течение
Рис. 3.4. Принципиальная схема обеззара-
живания мезофильно сброженного осад-
ка:
I — мезофильно сброженный осадок; 2— спи-
ральный теплообменник «осадок—осадок»; 3
— спиральный теплообменник «осадок—вода»;
4 — охлажденная вода; 5 — горячая вода; 6 —
трубчатый выдерживатель; 7 — пастеризован-
ный осадок (t = 80 °C); 8 — пастеризованный
осадок (t = 55 *С)
5 мин. Пастеризованный осадок
после пропуска через теплообмен-
ник охлаждается до 55 °C и пода-
ется на механическое обезвожива-
ние. Более глубокое использование
теплоты этого осадка возможно
путем установки дополнительного
теплообменника-рекуператора осад-
ка. Производительность теплооб-
менников по осадку составляет 18—
75 м3/ч, а по воде 10—60 м/ч. Высо-
та проходного канала для осадка
равна 25 мм, благодаря чему он не
забивается и легко очищается. Вме-
сто горячей воды в теплообменни-
ке-нагревателе можно использовать
пар с расходом около 50 кг на 1 м3
осадка.
При отсутствии на очистной
станции технологической котель-
ной требуемый для сбраживания и
обеззараживания осадка подогрев
может осуществляться в так назы-
ваемых автономных нагревателях
различной конструкции. На рис. 3.5
представлена схема нагревателя со
встречными струями. Жидкий оса-
док эжектируется двумя направлен-
ными навстречу друг другу высоко-
температурными (600—800 °C) стру-
ями топочных газов, истекающими
с большой скоростью (более 100 м/
с) из сопел камер сгорания, в кото-
рых сжигается биогаз, природный
газ или жидкое топливо. Предусмот-
ренная дополнительная обработка
осадка путем пропуска его в смеси
с топочными газами через слой ра-
нее нагретого осадка позволяет уве-
личить продолжительность контак-
та теплоносителя с осадком и со-
кратить потери теплоты с отходя-
щими газами. Для гарантирования
требуемых параметров нагрева пре-
дусмотрена рециркуляция осадка с
961
Глава 3. Оборудование для биохимических методов переработки отходов.
Рис. 3.5. Принципиальная схема нагрева
осадка в аппарате со встречными струями:
7 — воздух; 2 — топливо; 3 — струи топочных
газов; 4 — холодный осадок; 5 — нагреватель
со встречными струями; 6 — барботер; 7 —
отходящие газы на очистку и рекуперацию
тепла; 8 — нагретый осадок
многократным пропуском его через
зону нагрева.
Интенсификацию процесса ме-
танового брожения проводят для
достижения следующих целей:
— сокращение продолжительно-
сти сбраживания при достижении
заданной степени распада с целью
уменьшения объемов сооружений, а,
следовательно, капитальных затрат;
— повышение количества био-
газа, выделяющегося в процессе бро-
жения, с целью его использования
для сокращения затрат на обогрев
самих метантенков и дополнитель-
ного получения других видов энер-
гии;
— увеличение содержания мета-
на в биогазе с целью повышения его
теплоты сгорания и эффективнос-
ти утилизации;
— достижение хорошего уплот-
нения и водоотдающих свойств
сброженного осадка с целью сокра-
щения затрат на сооружения для его
обезвоживания.
В современном развитии техно-
логии сбраживания можно выде-
лить два направления:
1) усовершенствование или ин-
тенсификация традиционной тех-
962
нологии сбраживания с совмеще-
нием в одном реакторе всех стадий
процесса;
2) новые технологии, основан-
ные на использовании особеннос-
тей микроорганизмов, участвующих
в каждой из четырех основных ста-
дий процесса брожения, а также их
требований к условиям среды.
Основными способами интенси-
фикации технологии первого на-
правления является повышение
температуры сбраживания и эффек-
тивности перемешивания осадка в
метантенке, переход на его непре-
рывную загрузку и выгрузку, двух-
и многоступенчатое сбраживание,
при котором вторая и последующие
ступени используются для отделе-
ния иловой воды и уменьшения
объема сброженного осадка, и, на-
конец, повышение концентрации
осадков и биомассы микроорганиз-
мов в метантенке.
В связи с ужесточением сани-
тарно-гигиенических требований к
сброженным осадкам при их исполь-
зовании в сельском хозяйстве в За-
падной Европе, в первую очередь в
ФРГ и Швейцарии, возникла необ-
ходимость обеззараживания осадков,
которое может быть достигнуто при
термофильном анаэробном сбражи-
вании. Однако вследствие энергоем-
кости этого процесса и ухудшения
водоотдающих свойств термофиль-
но сброженных осадков этот про-
цесс в настоящее время в странах
Европы и Америки практически не
применяется. Вместо него получи-
ла распространение аэробная тер-
мофильная стабилизация, которая в
сочетании с мезофильным сбражи-
ванием обеспечивает биологическую
стабилизацию и обеззараживание
Часть IX Основное оборудование для переработки твердых отходов
осадков, получение энергии в виде
биогаза, а в некоторых вариантах
улучшение водоотдающих свойств
осадка.
Технологии анаэробного сбражи-
вания с предварительной или завер-
шающей аэробной ступенью бази-
руются на использовании особен-
ностей микроорганизмов, осуществ-
ляющих эти процессы, и на и раз-
личном отношении к факторам ок-
ружающей среды.
Наибольшее применение полу-
чили аэробно-анаэробные процес-
сы (рис. 3.6). Предварительная аэроб-
ная обработка в течение 1—2 сут.
перед анаэробным сбраживанием
оказывает значительное влияние на
общий итог стабилизации по вы-
ходу газа и снижению концентра-
ции органического вещества. Про-
дувание в течение этого времени
осадка на I ступени снижает кон-
центрацию органического вещества
и тем самым нагрузку на II анаэ-
робную ступень. Дальнейшее увели-
чение продолжительности аэроб-
ной предобработки приводит к су-
щественному увеличению степени
аэробного окисления органическо-
го вещества (снижаете отношение
БПК: ХПК) и уменьшению обра-
зования биогаза в анаэробной сту-
пени, при этом состав газа и его
теплота сгорания не отличаются от
обычного одноступенчатого про-
цесса. Согласно требованиям ЕПА
(Агентство по охране окружающей
среды США) общий распад орга-
нического сухого вещества осадка
при стабилизации должен быть не
мене 38 %. Чтобы выполнить это
требование, продолжительность
аэробного процесса (при продолжи-
тельности пребывания осадка в
Рис. 3.6. Схема аэробно-анаэробной стаби-
лизации:
1 — уплотнитель сырого осадка; 2 — аэроб-
ный реактор, 3 — анаэробный реактор; 4 —
уплотнитель сброженного осадка; 5 — насос;
6 — сброженный осадок на обезвоживание;
7 — сливная вода; 8 — теплообменник
анаэробно ступени 8 сут. при t =
= 33 °C) не должна превышать
1 сут. Наилучший результат дости-
гается при продолжительности
аэробной стабилизации 0,5 сут. С
изменением продолжительности
анаэробного сбраживания необхо-
димое время аэробной стабилиза-
ции будет изменяться.
В результате метаболической
активности аэробных микроорга-
низмов высвобождается значитель-
ное количество энергии, что при-
водит к повышению температуры
в реакторе. Основными факторами,
влияющими на степень повышения
температуры, являются подача до-
статочного количества кислорода
воздуха или чистого кислорода и
концентрация сырого осадка в со-
четании с продолжительностью
стабилизации. Например, при аэра-
ции чистым О2 температура реак-
тора 50 °C может быть достигнута
при времени пребывания осадка
0,5 сут. в диапазоне изменения кон-
центрации осадка от 5 до 13 % (по
сухому веществу), а при времени
пребывания 1 сут. — в диапазоне
концентраций 2—14 %. С уменьше-
нием концентрации сухого веще-
963
Глава 3. Оборудование для биохимических методов переработки отходов.
ства за такое короткое время ста-
билизации не успевает выработать-
ся достаточное количество энергии,
а при более высокой концентрации
трудно достичь равномерного снаб-
жения микроорганизмов кислоро-
дом. Считается, что при распаде 1 г
органического вещества осадка (по
ХПК) выделяется 15 кДж энергии
и достигается повышение темпера-
туры на 2,4—2,6 °C. За 1—2 сут.
аэробной стабилизации степень
снижения ХПК осадка составляет
11,5 %, что при ХПК сырого осад-
ка 8—10 г/дм3 достаточно для по-
вышения температуры примерно до
60 °C, благодаря чему достигается
обеззараживание осадка. Вместе с
тем выработка теплоты зависит от
степени распада осадка в аэробном
реакторе: чем глубже идет процесс,
тем меньше выделяется теплоты.
Это объясняется тем, что содержа-
щиеся в осадках вещества могут вы-
делять различные количества энер-
гии. При степени распада 10 %, со-
ответствующей верхней допусти-
мой границе для аэробно-термо-
фильной предварительной ступени
обработки, выход теплоты состав-
ляет 35—40 МДж/кг распавшегося
органического вещества. При этом
выход биогаза в анаэробной ступе-
ни снижается на 30 %.
Вариантом аэробно-анаэробной
стабилизации осадков является
применение на I стадии процесса
технического кислорода. Производ-
ственные испытания метода пока-
зали, что при времени пребывания
осадка в 1 реакторе в течение 12 ч
достигалась и устойчиво поддержи-
валась температура 50 °C. Анаэроб-
ный процесс во II реакторе прово-
дился при температуре 35 °C в те-
чение 8—12 сут. Удельный расход
кислорода составил 0,25—0,35 кг/кг
загружаемого органического веще-
ства осадка или 3 кг/кг распавше-
гося вещества. При применении ме-
шалки и наличии струенаправляю-
щих перегородок в аэробном реак-
торе степень использования кисло-
рода в нем достигала 95 %.
Имеющийся в Европе и США
практический опыт применения
аэробно-анаэробного процесса ста-
билизации осадков свидетельству-
ет о его большой надежности и ус-
тойчивости в условиях неравномер-
ного поступления осадка, а также
при наличии в нем токсичных для
анаэробного процесса химических
компонентов. Для поддержания не-
обходимой температуры в аэробном
реакторе он должен быть закрытым
и иметь необходимую теплоизоля-
цию. Кроме того, необходимо, осо-
бенно в условиях холодного клима-
та, обеспечить систему рекуперации
теплоты стабилизированного осад-
ка и даже подачу внешней теплоты.
Для подачи воздуха используются
различные типы аэраторов. Следует
предусмотреть также режущие уст-
ройства для разбивания пены в
аэробном реакторе.
Данный способ позволяет на 20—
30 % уменьшить объем сооружений
по сравнению с одноступенчатым
мезофильным сбраживанием при
времени пребывания осадка 20 сут.
Однако по сравнению с одноступен-
чатым термофильным сбраживани-
ем, где используется более корот-
кое время пребывания осадка, это
преимущество сводится к миниму-
му. По приведенным затратам рас-
сматриваемый способ не дает зна-
чительных преимуществ, однако его
964
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
надежность, возможность достиже-
ния гигиенически безупречных
осадков и их неплохие водоотдаю-
щие свойства делают его конкурен-
тоспособным по отношению к дру-
гим методам стабилизации. Аэроб-
но-анаэробная стабилизация реко-
мендуется для городов с населени-
ем от 50 до 200 тыс. жителей. Для
более крупных городов целесооб-
разно применение только анаэроб-
ной стабилизации, для более мел-
ких — только аэробной.
Удовлетворительные результаты
по обеззараживанию осадков, а так-
же по достижению хороших водо-
отдающих свойств обеспечиваются
при использовании анаэробно-
аэробных процессов (рис. 3.7). В ре-
акторе I ступени осуществляется
анаэробный мезофильный процесс
с продолжительностью пребывания
осадка от 3 до 20 сут., а в реакторе
II ступени дальнейшее аэробное
разложение с выделением теплоты
и саморазогреванием осадка до t =
=50 °C. При такой схеме сбражива-
ния не достигается фазовое разде-
ление процесса, поскольку в метан-
тенк поступает осадок без предва-
Рис. 3.7. Схема анаэробно-аэробной стаби-
лизации осадка.
1 — уплотнитель сырого осадка, 2 — анаэроб-
ный реактор; 3 — аэробный реактор; 4 — уп-
лотнитель сброженного осадка; 5 — биогаз; 6
— насос; 7 — поступление сброженного осад-
ка на обезвоживание; 8 — сливная вода
рительной обработки. Анаэробный
реактор работает как обычный од-
ноступенчатый метантенк, в кото-
ром при длительном сбраживании
может быть достигнута глубокая
стабилизация органического веще-
ства осадка с высоким выходом
газа, на что требуются большие
объемы сооружения. При более ко-
ротком времени пребывания про-
исходит неполное сбраживание
осадка и наблюдается потеря 15—
20 % биогаза. В первом случае
аэробный реактор рассчитывают
исходя из времени и температуры,
необходимых только для обеззара-
живания, во втором продолжитель-
ность аэробного процесса должна
быть увеличена для достижения
необходимой стабилизации органи-
ческого вещества осадка
Применяемые в течение дли-
тельного времени конструкции ма-
тантенков, в которых были реали-
зованы указанные выше схемы сбра-
живания, представляли собой желе-
зобетонные или стальные верти-
кальные резервуары цилиндричес-
кой формы с жестким перекрыти-
ем и коническим или плоским дни-
щем (рис. 3.8).
Резервуары снабжаются различ-
ными системами обогрева и пере-
мешивания и системой отведения,
сбора и утилизации биогаза. Для
предотвращения коркообразования
лучше применять резервуары с уз-
кой горловиной и небольшой пло-
щадью поверхности сбраживаемого
осадка, что позволяет повысить ин-
тенсивность газовыделения. Такие
метантенки используются в нашей
стране и долгое время применялись
в США. В качестве вариантов ци-
линдрических метантенков в разные
965
Глава 3. Оборудование для биохимических методов переработки отходов
Рис. 3.8. Железобетонный метантенк в раз-
резе (конструкция Гипрокоммунводока-
нала)
годы разрабатывались конструкции
метантенков с подвижным куполом,
например, метантенки с плавающим
перекрытием и метантенки-газголь-
деры. Однако эти сооружения не
получили широкого распростране-
ния. Для совмещения процессов
сбраживания и уплотнения в одном
сорружении разработаны специаль-
ные конструкции метантенков-уп-
лотнителей . Финской фирмой ЮИТ
разработан метантенк-уплотнитель
(рис. 3.9), особенность конструкции
которого заключается в том, что уп-
лотнение сброженного осадка и его
дображивание производятся в са-
мом метантенке, в предусмотренной
для этого зоне. В метантенке дан-
ной конструкции не только произ-
водятся сбраживание и гравитаци-
онное уплотнение осадка, но и осу-
ществляется интенсивная рецирку-
ляция сбраживаемого и уплотиен-
Рис. 3.9. Схема метантенка-уплотнителя:
1 — отвод на рециркуляцию через теплооб-
менник уплотненного сброженного осадка;
2 — подача сырого и рециркулирующего осад-
ков; 3 — отвод на рециркуляцию через тепло-
обменник сбраживаемого осадка; 4 — отвод
газа; 5 — отвод иловой воды; 6 — зона уплот-
нения; 7 — зона сбраживания; 8 — отвод сбро-
женного уплотненного осадка
ного сброженного осадка, что по-
зволяет интенсифицировать про-
цесс.
Развитие конструкций метан-
тенков весьма интенсивно проис-
ходило в Западной Европе, в пер-
вую очередь в ФРГ. Внимание раз-
работчиков было направлено на
поиск такой формы резервуара, ко-
торая обеспечивала бы максималь-
ный объем при минимальной по-
верхности, что позволило бы сокра-
тить материалоемкость и теплопо-
тери при строительстве и эксплу-
атации метантенков. В результате
был создан ряд конструкций ме-
тантенков шаровидной, грушеоб-
разной и яйцевидной формы (рис.
3.10), построенных и эксплуатиру-
ющихся на ряде очистных соору-
жений. Корпусы метантенков вы-
полнены из железобетона с пред-
варительно напряженной армату-
рой. Наилучшие показатели достиг-
нуты в метантенках яйцевидной
966
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 3.10 Конструкции метантенков (поданным фирмы «Альфа Лаваль», Швеция):
а — Баден-Баден, 1250 м3; б — Висбаден, 3000 м3; в — Вупперталь, 6100 м3; г — Штутгарт, 7500 м3;
д — Дюссельдорф, 8000 м3; е — Нюрнбсрг-Север, 10 800 м3
формы, обеспечивающей мини-
мальные затраты железобетона и
минимальные теплопотери. Кроме
того, такая форма метантенка пре-
пятствует накоплению песка и об-
разованию корки.
Для сокращения продолжитель-
ности сбраживания и повышения
эффективности использования
объема метантенка были разрабо-
таны конструкции вакуум-метан-
тенков. Представляет интерес кон-
струкция, предложенная В.К. Мас-
личем с соавторами (рис. 3.11).
При разработке конструкций
метантенков значительное внима-
ние уделяется теплоизоляции ре-
зервуаров и обеспечению газоне-
проницаемости купола. С целью со-
кращения затрат на теплоизоляцию
применяют обваловку резервуара
метантенка грунтом либо исполь-
зуют дополнительные ограждаю-
щие конструкции, создающие воз-
душную прослойку между несущей
и утепляющей стенками метантен-
ка. В качестве основного утеплите-
ля обычно применяют пенополиу-
ретан, минеральную вату и стекло-
волокно.
Объем метантенков V, м3, опре-
деляют в зависимости от фактичес-
Рис. 3.11. Вакуум-метантенк:
1 — корпус; 2 — подача осадка, 3 — смеси-
тельная камера; 4 — трубопровод к вакуум-
насосу; 5 — отсос биогаза; 6 — выпуск сбро-
женного осадка
967
Глава 3. Оборудование для биохимических методов переработки отходов.
кой влажности осадка по суточной
дозе загрузки:
' К = 4<Лш • 100/4, (3.1)
где К — количество осадков, по-
ступающих за 1 сут. в метантенки,
м3; Д — суточная доза загрузки в
метантенк, % (табл. 3 2).
Распад беззольного вещества
осадка у, %, в зависимости от дозы
загрузки определяют по формуле
У = а - л Д (3.2)
где а — максимально возможное
сбраживание беззольного вещества
осадка, %; — коэффициент, зави-
сящий от влажности осадка (табл.
3.2).
Таблица 3.2
Суточная доза Д загружаемого
в метантенк осадка и значение
коэффициента л.
Режим сбраживания Температура сбраживания, °C Влажность загружаемого осадка, %
93 94 95 96 97
Суточная доза загрузки Д %
Мезо- фильный 33 7 8 9 10 И
Термо- фильный 53 14 16 18 20 22
Коэффициент
Мезо- фильный 33 1,05 0,89 0,72 0,56 0,4
Термо- фильный 53 0,455 0,385 0,31 0,24 0,17
Максимально возможное сбражи-
вание беззольного вещества осадка
л, %, следует определять в зависи-
мости от его химического состава:
а = (0,92^+ 0,62У + 0,3420 100,
(3.3)
где Ж, У, Б — содержание жиров,
углеводов и белков, г на 1 г без-
зольного вещества осадка.
При отсутствии данных о хими-
ческом составе осадка допускается
принимать: для осадков из первич-
ных отстойников а = 53 %, для из-
быточного активного ила аи = 44 %.
Величину а для смеси осадков
определяют по формуле
= <0.53 О6, +0,44 И.) / 46j, (3.4)
где Д, 2/6j, /Сз — количество без-
зольного вещества осадка, ила и
смеси осадков, т/сут.
Выход газа из метантенков при-
нимается равным 1 г на 1 г распав-
шегося беззольного вещества осад-
ка. Плотность газа 1 кг/м3.
Для сточных вод, содержащих
ПАВ, суточную дозу загрузки Д, при-
нятую по табл. 3.2, проверяют по
формуле
10 г/
С(100-/?)’
(3 5)
где С — содержание ПАВ в осадке,
мг/г сухого осадка (табл. 3.3); q —
предельно допускаемая нагрузка на
рабочий объем метантенка в 1 сут.,
принимаемая равной 40 г/м3 для
алкилбензолсульфанолов с прямой
алкильной цепью; 85 г/м3 — для дру-
гих «мягких» и промежуточных ани-
онных ПАВ; 65 г/м3 — для анион-
ных ПАВ в бытовых сточных водах;
р — влажность загружаемого осад-
ка, %.
В районах со среднегодовой тем-
пературой воздуха не ниже 6° С при
обосновании можно применять
двухступенчатые метантенки, что
позволяет значительно снизить
объем осадка. При этом метантенки
первой ступени следует проектиро-
968
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
вать на мезофильное сбраживание
в соответствии с изложенными
выше указаниями. Метантенки вто-
рой ступени предусматривают в
виде открытых неподогреваемых
резервуаров.
Таблица 3.3
Содержание анионных ПАВ, мг
на 1 г сухого вещества осадка
Исходная концентрация ПАВ в сточ- ной воде, мг/л Содержание ПАВ, мг/г
в осадке из первичных отстойников в избыточном активном иле
5 5 5
10 9 5
15 13 7
20 17 7
25 20 12
30 24 12
Объем метантенков второй сту-
пени рассчитывают исходя из дозы
суточной загрузки, равной 4 %. Вы-
пуск иловой воды из метантенков
второй ступени необходимо предус-
матривать на разных уровнях по
высоте сооружения, удаление осад-
ка из сборного приямка под гидро-
статическим напором не менее 2 м.
Влажность осадка, выгружаемого
из метантенков второй ступени, при-
нимается равной: при сбраживании
осадка из первичного отстойника —
92 %, при сбраживании смеси осад-
ка с активным илом — 93—94 %.
В районах со среднемесячной
температурой воздуха самого холод-
ного месяца года около —5 °C мо-
жет быть применено одноступенча-
тое сбраживание в открытых метан-
тенках без подогрева. Объем такого
метантенка слагается из четырех ус-
ловных объемов (считая сверху):
И7, — объем высотой 0,5—1 м для
образования плавающей корки, не-
обходимой для защиты от охлаж-
дения в зимнее время;
W2 — объем для иловой воды,
принимаемый равным объему ило-
вой воды, выделившейся за 14 сут.
Суточный объем иловой воды оп-
ределяют как разницу между объе-
мом свежего осадка и полностью
сброженного и уплотненного осад-
ка;
— объем для протекания про-
цесса сбраживания, определяемый
по формуле
W -W
= + (3.6)
где JVo — суточный объем несбро-
женного осадка, м3; И7 — суточный
объем сброженного и уплотненного
осадка при влажности 94 %, м3; Т —
продолжительность сбраживания,
сут: при t = 15 °C Т = 40 сут.; t —
среднемесячная температура осад-
ка в метантенке в зимний период,
°C; для южных районов РФ можно
принять t = 15 °C; К — коэффици-
ент скорости реакции: при t = 15 °C
К = 0,03.
И' — объем для хранения и до-
полнительного уплотнения сбро-
женного осадка. Объем этого слоя
зависит от способа удаления и даль-
нейшего использования сброжен-
ных осадков. По опыту эксплуата-
ции подобных сооружений этот
объем рассчитывается на 60 сут.
При проектировании метантен-
ков следует руководствоваться
СНиП 11-32-74. Рекомендуется при-
нимать типовые конструкции ме-
тантенков, а для крупных станций
использовать проекты, разработан-
ные Мосводоканалпроектом для
московских станций аэрации (табл.
3.4).
969
Глава 3. Оборудование для биохимических методов переработки отходов.
Таблица 3.4
Конструктивные размеры метантенков
Номер проекта Диаметр, м Полезный объем од- него резер- вуара, м3 Высота, м Строительный объем, м3
верхнего конуса цилинд- рической части нижнего KOiryca здания обслужи- вания киоска газовой сети
902-2-227 12,5 1000 1,9 6,5 2,15 652 100
902-2-228 15 1600 2,35 7,5 2,6 2035 112
902-2-229 17,5 2500 2,5 8,5 3,05 2094 136
902-2-230 20 4000 29 10,6 3,5 2520 174
Проект Ново-Курья- новской станции 18 6000 3,15 18 3,5 2700 170
Проект Люберецкой станции аэрации 22,6 8000 4,45 16,3 3,7 2000 170
3.2. Иловые и песковые площадки
Иловые площадки (ИП) пред-
назначены для естественного обез-
воживания и биохимической стаби-
лизации осадков, образующихся на
очистных канализационных станци-
ях. Несмотря на внедрение механи-
ческих, тепловых и других способов
обработки осадков, ИП различных
типов и модификаций широко при-
меняются и в нашей стране, и за
рубежом как в качестве основных
сооружений для подсушки осадков,
так и в качестве резервных площа-
док при применении искусственных
методов обезвоживания.
Известны различные типы ИП,
классифицируемых в зависимости
от технологии процесса подсушки
осадка и от вида устраиваемого ос-
нования: на естественном основа-
нии (без дренажа, с дренажем), на
искусственном основании (песчано-
гравийном, асфальтобетонном), с
отстаиванием и поверхностным уда-
лением иловой воды, иловые пло-
щадки-уплотнители и др.
Технология подсушки осадка на
ИП разделяется на два этапа: уда-
ление иловой воды, способной
фильтроваться через основание карт
или отстаиваться; естественное под-
сыхание осадка в результате испа-
рения.
Осадок, как правило, подсушива-
ется до влажности не более 70—80 %.
Дальнейшее его хранение па ИП
нецелесообразно, так как при этом
происходит дображивание осадка и
увеличение его зольности.
Практика эксплуатации ИП в
условиях средней полосы РФ пока-
зала, что работают они недостаточ-
но эффективно. Одним из возмож-
ных методов, ускоряющих есте-
ственную сушку осадка на ИП, яв-
ляется процесс ворошения. При
этом удаляется растительный по-
кров и разрушается поверхностная
корка, что способствует ускоренно-'
му подсыханию осадка в теплое су-
хое время и более глубокому про-
мораживанию в зимнее.
’ Нагрузку осадка на ИП в райо-
нах со среднегодовой температурой
воздуха 3—6 °C и среднегодовым
количеством атмосферных осадков
до 500 мм рекомендуется принимать
по табл. 3.5.
970
Часть IX Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 3.5
Нагрузка осадка на иловые
площадки
Вид осадка Нагрузка осадка, м3 на 1 м2 иловых площадок в год
на естественном основании без дренажа с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды ИП уплотни- телей
Смесь из первичных отстойников и ак- тивного ила,сбро- женная в условиях: мезофильных термофильных 1,2 0,8 1,44 0,96 2,4 1,6
Сброженный из пер- вичных отстойников и из двухъярусных отстойников и ос- ВСТЛ1ГГСЛСЙ-перСГНН- ватслси 2 2,4
Примечания: 1. Нагрузки на ИП в дру-
гих климатических условиях следует оп-
ределять с учетом климатического коэф-
фициента, приведенного на рис. 5 СНиП
11-32-74.
2. В случаях, когда известно удельное
сопротивление осадка, нагрузку на ИП
на естественном основании следует при-
нимать от 2 до 0,5 м3/м2 в год при удель-
ном сопротивлении от 100 • 1010 до
10000 • 10*° см/г. При этом нагрузку для
площадок других видов рекомендуется
принимать пропорционально значениям,
приведенным в данной таблице.
Для уборки подсушенного осад-
ка применяются механизмы, исполь-
зуемые обычно на земляных рабо-
тах. На средних и крупных станци-
ях для сгребания ила применяют
скреперы или бульдозеры. Собран-
ный в отвалы осадок нагружают в
автомашины при помощи различ-
ных механизмов: торфо- или наво-
зопогрузчиков, многоковшовых по-
грузчиков, экскаваторов типа «Драг-
лайн» с ковшом вместимостью 0,5—
0,75 м3, а также снего- или песко-
погрузчиков. В настоящее время про-
водится работа по конструированию
специальных универсальных машин
и механизмов для уборки осадка.
К ИП должен быть обеспечен
подъезд, имеющий ширину проез-
жей части с твердым покрытием не
менее 3,5 м. На ИП устраиваются
дороги с пандусами для съезда ав-
тотранспорта и средств механиза-
ции, а также места рабочих стоянок
механизмов.
Песковые площадки (ПП) пред-
назначены для обезвоживания пес-
ка и минеральных частиц, задержи-
ваемых в песколовках.
Иловые площадки на естественном
основании
ИП этого типа допускается про-
ектировать на хорошо фильтрую-
щих грунтах (песок, супесь) при за-
легании грунтовых вод на глубине
не менее 1,5 м от поверхности карт
и только в тех случаях, когда до-
пускается фильтрация иловой
воды в грунт. При меньшей глуби-
не залегания грунтовых вод следу-
ет предусматривать понижение их
уровня.
Размеры карт и число выпусков
осадка на карту определяют исхо-
дя из влажности осадка, дальности
его разлива и способа уборки пос-
ле подсыхания. Дальность разлива
осадка с влажностью около 97 %
может составлять 75—100 м.- При
этом целесообразно строить ИП
размером 100x100 м. Дальность раз-
971
Глава 3. Оборудование для биохимических методов переработки отходов.
лива осадка с влажностью 93—95 %
может составлять 20—25 м, в этом
случае ширина карт будет ограни-
чена 40—50 м при двустороннем
напуске. Узкие площадки предпоч-
тительнее при планировке на тер-
ритории, имеющей хорошо выра-
женный уклон. Для осадков с
удельным сопротивлением ниже
1000-1010 см/г допускается примене-
ние иловых площадок с дренажем,
при этом нагрузку принимают от 2
до 3 м3/(м2 • год).
Техническая характеристика ИП
Число карт 4
Рабочая глубина (высота 0,7—1
напуска осадка), м
Высота оградительных ва- на 0,3 м выше рас-
ликов четной высоты вы-
Ширина оградительных ва-
ликов, м
по верху
при использовании меха-
низмов для их ремонта
Уклон разводящих труб
или лотков
пуска осадка
не менее 0,7
1,8—2
по расчету, но не
менее 0,01
ИП должны проверяться на зим-
нее намораживание, для которого до-
пускается использование 80 % их
площади (остальные 20 % площади
предназначаются для использова-
ния во время весеннего таяния на-
мороженного осадка). Продолжи-
тельность периода намораживания
следует принимать равной числу
дней со среднесуточной температу-
рой воздуха ниже 10 °C (см. рис. 5
СНиП И-32-74).
Количество намороженного
осадка допускается принимать рав-
ным 75 % исходного осадка, подан-
ного на ИП за период наморажива-
ния. Высоту намораживаемого слоя
надлежит принимать на 0,1 м ме-
нее высоты валика. Дно разводящих
лотков или труб должно быть выше
горизонта намораживания.
Иловые площадки с отстаиванием и
поверхностным удалением иловои
воды
Проектирование ИП указанного
типа целесообразно на малофильт-
рующих грунтах. Их следует предус-
матривать в районах с климатичес-
ким коэффициентом 1 и менее (см.
рис. 5 СНиП 11-32-74) для очист-
ных сооружений производительно-
стью более 10 тыс. м3/сут.
Нагрузку на ИП рекомендуется
принимать по табл. 3.5. Цикл обора-
чиваемости площадок 5—8 лет. Кон-
структивно ИП оформляются в виде
каскадов, состоящих из 4—8 карт
каждый.
Техническая характеристика ИП
Полезная площадь, га 0,25—1
Ширина, м, при уклонах мес- тности: 0,04—0,08 30—40
0,01—0,04 50—60
0,01 и менее 60—80
Длина, м, при уклонах, больших 80—100
малых 100—160
Рабочая глубина (высота на- пуска осадка), м 0,7—1
Отношение ширины карты к длине 1:2—1:2,5
Высота оградительных ва- 0,3 м выше рас-
ликов и дамб, м четной высоты
Число напусков осадка в каскаде при числе карт. 4 напуска осадка при общей их высоте до 2 м 2 (на две первые
7—8 карты) 3—4 (на три-че-
Перепуск иловой воды меж- тыре первые кар- ты) в шахматном по-
ду картами рядке
972
Часть IX. Основное оборудование д1я переработки твердых отходов
Количество отстоявшейся ило-
вой воды, возвращаемой на очист-
ные сооружения, принимается 30—
50 % количества обезвоживаемого
осадка. При влажности исходного
осадка 97,5 % и менее принимается
верхний предел, для осадка повы-
шенной влажности с преимуще-
ственным преобладанием в нем ак-
тивного ила — нижний.
Дополнительные загрязнения от
иловой воды надлежит принимать:
по взвешенным веществам 1000—
2000 мг/л; по БПК лпн = 1000-
1500 мг/л.
Иловые площадки-уплотнители
Иловые площадки-уплотнители
рекомендуется предусматривать для
осадков, способных хорошо расслаи-
ваться и легко отдавать иловую воду
(сточные воды мясокомбинатов или
близкие к ним по составу стоки).
Средняя влажность осадков, посту-
пающих на иловые площадки-уп-
лотнители, не должна, как правило,
превышать 95,9 %.
Иловые площадки-уплотнители
представляют собой прямоугольные
железобетонные резервуары (кар-
ты) с отверстиями, расположенны-
ми в продольной стенке на разных
глубинах и перекрытыми шибера-
ми. Возможность отвода отстояв-
шейся иловой воды с разных глу-
бин способствует быстрому обезво-
живанию осадка и позволяет зна-
чительно увеличить годовую нагруз-
ку, например для осадков сточных
вод мясокомбинатов или осадков
после осветлителей - псрегн ивател ей
до 10—12 м3/(м2-год).
При проектировании площадок-
уплотнителей следует принимать:
нагрузку по табл. 3.5; ширину карт
9—18 м; расстояние между выпус-
ками иловой воды не более 18 м;
пандусы с уклоном до 0,12 для воз-
можности механизированной убор-
ки высушенного осадка.
Иловые площадки-уплотнители
следует проверять на наморажива-
ние, если в зимнее время не пре-
дусматривается выгрузки осадка.
Песковые площадки
Для обезвоживания песка, по-
ступающего из песколовки, в соста-
ве очистных сооружений предусмат-
риваются песковые площадки (ПП),
представляющие собой карты с ог-
раждающими валиками высотой 1 —
2 м, оборудованные шахтными во-
досбросами для отвода отстоявшей-
ся воды. Удаляемая вода направля-
ется в начало очистных сооружений.
Нагрузку на ПП надлежит при-
нимать не более 3 м3/(м2 • год) с
учетом периодической вывозки
подсушенного песка в течение года.
Для съезда автотранспорта на ПП
устраивается пандус с уклоном
0,12-0,2.
Па станциях производительнос-
тью до 75 тыс. м3/сут допускается, в
соответствии со СНиП П-32—74,
предусматривать устройство бунке-
ров для отмывки песка от органи-
ческих примесей и обезвоживания.
3.3. Биотермические барабаны
На всех отечественных мусоро-
перерабатывающих заводах процесс
аэробного биотермического компо-
стирования ведется в биотермичес-
ких барабанах (рис. 3.12).
Биотермический барабан пред-
ставляет собой сварной стальной ци-
линдр, установленный на двух (КМ-
101Л) или трех (КМ-102Б) ролико-
973
Глава 3. Оборудование для биохимических методов переработки отходов.
Рис. 3.12. Биотермический барабан КМ-101А:
7 — загрузочная головка; 2 — корпус (цилиндр) биобарабана; 3 — бандаж; 4 — роликоопора;
5 — контактные кольца термодатчиков; 6 — электропривод; 7 — венцовая шестерня; 8 — пер-
форированная (разгрузочная) обечайка
опорах с уклоном в сторону разгру-
зочного устройства.
Оси роликов современных биоба-
рабанов вращаются в подшипниках
качения (в первых сериях — в под-
шипниках скольжения). От продоль-
ного смещения биобарабан удержи-
вают упорные ролики, установленные
на одной опоре (ближайшей к разгру-
зочному устройству). Биобарабан мо-
жет вращаться с двумя скоростями.
На большой скорости вращение
осуществляется от двигателя глав-
ного привода через цилиндричес-
кий редуктор на промежуточную
опору и на малую шестерню, входя-
щую в зацепление с вснцовой шес-
терней барабана, на малой скорос-
ти — через двигатель вспомогатель-
ного привода и дополнительный ци-
линдрический редуктор.
Вспомогательный привод вклю-
чают через автоматическую муфту
сцепления. Двигатель главного при-
вода находится в постоянном зацеп-
лении с редуктором. ТБО загружают
через окно загрузочной головки. В
загрузочной части корпуса приваре-
ны полосы в виде шнека для луч-
шего извлечения материала из за-
грузочной головки. Разгружают ма-
териал через разгрузочное устройство,
оборудованное сегментным затвором.
Поворот штор сегментного затвора
осуществляют приводами, укреплен-
ными на корпусе биобарабана.
Разгрузочный конец биобараба-
на для равномерной подачи мате-
риала на рабочий конвейер выпол-
нен в виде перфорированной обе-
чайки. К внутренней поверхности
обечайки крепятся сменные решет-
ки, а к торцу обечайки со стороны
выгрузки — подпорное кольцо.
Перфорация решетки выполне-
на в виде щелей, параллельных оси
вращения биобарабана, шириной
100 и длиной 400 и 800 мм, или круг-
лых отверстий диаметром 100 мм.
Разгрузочные и загрузочные тор-
цы биобарабана в местах перехода в
стационарные камеры (головки) ос-
нащены уплотнительными устройства-
ми. В корпусе биобарабана устроены
люки для замера уровня и отбора проб
перерабатываемого материала.
Для аэрации компостируемого
материала биобарабан КМ-101 А снаб-
жен двумя, а биобарабан КМ-102Б —
четырьмя разводящими воздуховода-
ми, в которые вентиляторами подает-
ся воздух. Вентиляторы-наездники
смонтированы на корпусе биобараба-
на и вращаются вместе с ним. Нагрев
974
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
воздуха обеспечивают нагревательны-
ми элементами типа ТЭН.
Между воздуховодом и вентиля-
тором-наездником установлено уст-
ройство, препятствующее попаданию
в вентилятор фильтрата, песка и дру-
гих мелких составляющих ТБО из био-
барабана. Электроэнергия к вентиля-
торам-наездникам и к приводу сег-
ментного затвора подается через щет-
ки токосъемников, установленные на
общей раме под кожухом, и троллей-
ные кольца, укрепленные на корпусе
барабана или через специальный кол-
лектор, находящийся с разгрузочной
стороны на оси биобарабана.
Для уменьшения износа внутрен-
ней части стенок биобарабана по
всей длине корпуса к ним приваре-
ны ребра из стальной полосы, об-
разующие естественную футеровку.
Для сокращения теплопотерь и
ускорения подъема температуры
поверхность биобарабанов покрыва-
ют теплоизоляционными плитами.
Теплоизолятором может служить
полистирольный пенопласт ПСВ-С
(самозатухающий). Слой теплоизо-
лятора (25—50 мм) выбирают из ус-
ловия теплопроводности поверхно-
сти не более 0,5—1 Вт/(м2 град.).
При использовании ПСВ-С не-
обходимо предусматривать устрой-
ство наружной оболочки из несгора-
емого материала (например, оцинко-
ванного железа), а также промежуточ-
ных несгораемых поясов по длине
биобарабана. На Алма-Атинском
опытном заводе механизированной
переработки бытовых отходов тепло-
изоляция выполнена из полистироль-
ного пенопласта толщиной 25 мм, за-
крытого листовым металлом.
Техническая характеристика се-
рийно выпускаемых биотермичес-
ких барабанов приведена в табл. 3.6.
Таблица 3.6.
Техническая характеристика биотермических барабанов
Показатель КМ-101 КМ-101А КМ-102 КМ-102Б
Внутренний диаметр, м 4 4 4 4
Длина, м 36 36 60 60
Толщина стенок, мм 20 20 20 20
Уклон, % 0,87 0,87 0,87 0,87
Число роликоопор, шт. 2 2 3 3
Геометрический объем, mj 453 453 754 754
Полезный объем, м4 250 300 530 530
Производительность, тыс. т/год (тыс. м3/год) 15(80) 20(105) 32(160) 35(175)
Интенсивность загрузки- выгрузки, т/час 12...16 15...18 20 25
Мощность главного при- вода, кВт 125 160 125x2 250
Мощность вспомогатель- ного привода, кВт 17 30 17x2 40
Частота вращения бараба- на, мин-1: — на главном приводе — на вспомогательном приводе 1,14 0,103 1,435 0,103 1,14 1,49 0,13
Общая масса барабана, т 314 314 613 613
975
Глава 4 Оборудование для термических методов переработки отходов
ГЛАВА 4
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПЕРЕРА-
БОТКИ ОТХОДОВ
4.1. Оборудование для тепловой
обработки
4,1.1, Оборудование для сушки
твердых отходов
Сушка является одним из спо-
собов удаления избыточной влаги
из твердых отходов перед их даль-
нейшей переработкой. Чаще всего
для сушки твердых отходов исполь-
зуют барабанные сушилки, отлича-
ющиеся универсальностью, большой
производительностью и высокой
эффективностью.
На рис. 4.1 приведена конструкция
барабанной сушилки типа БН диа-
метром 500—2000 мм, а в табл. 4.1 —
техническая характеристика данных
сушилок.
Барабанные сушилки — аппара-
ты непрерывного действия. Основной
узел сушилки цилиндрический свар-
ной барабан, установленный на роли-
ковых опорах с наклоном (1—4°) в
Рис. 4.1. Барабанная вращающаяся сушилка типа БН диаметром 500—2200 мм.
976
Техническая характеристика барабанных сушилок диаметром 500—2000 мм
Таблица 4.1.
Условное обозначение сушилки Код ОКП Диаметр и длина барабана, мм Частота вращения барабана, с-1 Мощность электродви- гателя, кВт Габаритные размеры, мм, не более Масса, кг, не более
D длина, L ширина, В высота, Н
БН0,5-2,5НУ-01 БН0.5-2.5НК-01 36 1331 1187 36 1331 3004 500 2500 0,077 0,75 4185 1155 1280 1570
БН1-4НУ-01 БН1-4НУ-02 БН1-4НУ-03 36 1331 1001 36 1331 1002 36 1331 1003 1000 4000 0,068/0,085/0,135 3,8/4,8/6 5230 2185 1960 4910 4710 4850
БН1-6НУ-01* БН1-6НУ-02* БН1-6НУ-03* 36 1331 1013 36 1331 1014 36 1331 1015 6000 7230 5410 5080 5300
БН1,2-6НУ-01 БН1,2-6НУ-02 БН1,2-6НУ-03 36 1331 1025 36 1331 1026 36 1331 1027 1200 6000 4,8/5,7/7,5 7260 2480 2215 7655 7555 7660
БН1.2-8НУ-01 БН1,2-8НУ-02 БН1.2-8НУ-03 36 1331 1037 36 1331 1038 36 1331 1039 8000 9260 8385 8115 8250
БН 1,2-ЮНУ-01* БШ ,2-ЮНУ-02* БН 1,2-ЮНУ-03* 36 1331 1049 36 1331 1050 36 1331 1051 10000 11260 9020 8665 8840
БН1.6-8НУ-01 БН1.6-8НУ-02 БН1.6-8НУ-03 36 1331 1061 36 1331 1062 36 1331 1063 1600 8000 0,053/0,072/0,107 13,2/16,4/18,4 9480 2860 3255 14630 14445 14490
БН 1,6-ЮНУ-01 БН 1,6-ЮНУ-02 БН 1,6-ЮНУ-03 36 1331 1073 36 1331 1074 36 1331 1075 10000 11480 15765 ’ 15530 15590
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Продолжение табл 4.1
ОО
Условное обозначение сушилки КодОКП Диаметр и длина барабана, мм Частота вращения барабана, с-1 Мощность электродви- гатсля, кВт Габаритные размеры, мм, нс более Масса, кг, не более
D 4» длина, L ширина, В высота, Н
БН1.6-12НУ-01* БН1.6-12НУ-02* БН1.6-12НУ-03* 36 1331 1085 36 1331 1086 36 1331 1087 1600 12000 13,2/16,4/18,4 13480 3770 3485 16895 16595 16675
БН2.0-8НУ-03 БН2,0-10НУ-03 БН2.0-12НУ-03* 36 1331 1097 36 1331 1101 36 1331 1105 2000 8000 10000 12000 0,053/0,072/0,107 17,9/19,9/25 9820 11820 13820 24290 26290 28035
БН2,2-ЮНУ-03 БН2,2-12НУ-03* БН2.2-14НУ-03 БН2.2-16НУ-03* 36 1331 1109 36 1331 1113 36 1331 1117 36 1331 1121 2200 10000 12000 14000 16000 24/26/31,5 11985 13985 15985 17985 3885 3585 30860 33230 36080 38180
Примечание. Типоразмеры, отмеченные знаком «*», подлежат ограниченному применению (только для замены изношенных в
действующих производствах).
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
сторону выгрузки продукта. Привод
барабана от электродвигателя через
редуктор и зубчатую передачу, зубча-
тый венец которой установлен на ба-
рабане и закрыт защитным кожухом.
В начальной по ходу продукта
зоне барабана установлена прием-
но-винтовая насадка (в этой зоне
продукт, перемещаясь, предвари-
тельно подсушивается), за ней ло-
пастная (для равномерного распре-
деления и перемешивания сушимо-
го продукта при вращении бараба-
на по его сечению с целью обеспе-
чения развитой поверхности контак-
та с горячим теплоносителем) и
комбинированная лопастно-сектор-
ная. Для сушки высоковлажных ма-
териалов применяются сушилки с
цепной насадкой.
Конструкция барабанной сушил-
ки типа БН диаметром 2500—3500
мм представлена на рис. 4.2., а тех-
ническая характеристика в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Техническая характеристика барабанных сушилок
диаметром 2500—3500 мм
Условное обозначение сушилки Код ОКП Диаметр и длина барабана, мм Частота вращения барабана, с—1 Мощность электродви- гателя, кВт
D /о
БН2,5-14НУ-03 36 1331 1129 2500 14000 0,033/0,05/0,067/0,1 24/37,5/55/75
БН2.8-14НУ-03 36 1331 1141 2800 14000
БН2.8-14НУ-04 36 1331 14000 0,042/0,063/0,087/0,128
БН2.8-16НУ-03 36 1331 1145 16000 0,033/0,05/0,067/0,1 32/50/72/100
БН2.8-20НУ-03 36 1331 1335 20000
БНЗ,О-18НУ-ОЗ БНЗ,О-2ОНУ-ОЗ 36 1331 1338 36 1331 1340 3000 18000 20000 40/62,5/90/125
БН3.2-18НУ-03 БН3.2-22НУ-03 36 1331 1343 36 1331 1345 3200 18000 22000 50/75/100/150
БН3.5-1811У-03 БНЗ,5-22НУ-ОЗ БН3.5-27НУ-03 БНЗ,5-27НУ-05 36 1331 1352 36 1331 1353 36 1331 1330 36 1331 3500 18000 22000 27000 27000 60/90/120/200
Условное обозначение сушилки Габаритные размеры, мм, не более Масса, кг, не более Количество поставочных блоков, шт.
длина, L ширина, В высота, II
БН2.5-14НУ-03 14015 4550 4220 66435 9
БН2.8-14НУ-03 14012 5145 4636 77105 9
БН2.8-14НУ-04 14012 4936 78205 8
БН2.8-16НУ-03 16012 4636 82350 9
БН2.8-20НУ-03 20000 111610 19
БНЗ,О-18НУ-ОЗ 18000 5800 5100 129520 22
БНЗ,0-201 ГУ-03 20000 129365 22
БНЗ,2-18НУ-ОЗ 18000 6200 5450 145650 40
БНЗ,2-22НУ-ОЗ 22000 159860 41
БНЗ,5-18НУ-ОЗ 18000 6550 5900 165040 х 36
БНЗ,5-22НУ-ОЗ 22000 194120 37
БН3.5-27НУ-03 27000 7400 215750 37
БНЗ,5-27НУ-05 27000 6825 217114 38
979
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
kh.
Рис. 4.2. Барабанная вращающаяся сушилка типа БН диаметром 2500—3500 мм.
4.1.2. Метод теплового расчета
газовой (воздушной) барабанной
сушилки (по ОСТ26-01-450—78)
Барабанные сушилки непрерыв-
ного действия применяются для суш-
ки кусковых, кристаллических и зер-
новых материалов. Сушильным аген-
том могут служить топочные газы,
получаемые от сжигания твердого,
жидкого и газообразного топлива, в
смеси с воздухом (газовые сушилки)
или воздух, предварительно нагретый
в калорифере (воздушные сушилки).
Схемы газовой и воздушной суши-
лок приведены на рис. 4.3 и 4.4.
л?
Рис. 4.3. Принципиальная схема газовой барабанной сушилки:
1 — вентилятор напорный; 2 — топка; 3 — дымовая труба; 4 — барабан сушильный; 5 — дозатор
влажного материала; б — труба загрузочная; 7 — устройство для выгрузки готового продукта;
8 — циклон; 9 — вентилятор хвостовой; 10 — скруббер; 11 — бак для шлама; 12 — насос
циркуляционный; 13 — транспортер
980
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 4.4. Принципиальная схема воздушной барабанной сушилки:
/ — барабан сушильный; 2 — калориферы; 3 — бункер влажного материала; 4 — дозатор влаж-
ного материала; 5 — загрузочная камера; 6 — разгрузочная камера; 7 — циклон; 8 — вентилятор
хвостовой; 9 — выхлопная труба; 10 — конвейер готового продукта
Для технологического расчета
газовой (воздушной) барабанной
сушилки необходимо иметь следу-
ющие исходные данные:
1. Материал
2. Кажущаяся плотность материала, — рм
кг/м3
3. Насыпная плотность материала, — рн
кг/м3
4. Начальная влажность материала, — Wj
%
5. Конечная влажность материала, — и?
%
6. Производительность сушилки по — (72
сухому продукту, кг/с
7. Взаимное направление движения — прямо-
сушильного агента и материала точное
(противо-
точное)
8. Температура материала до сушки, — Оо
°C
9. Температура материала после — 02
сушки, °C
10. Температура пыли на выходе из — 0„
сушилки, °C
11. Температура сушильного аген- — t]
та на входе в сушилку, °C
12. Температура сушильного аген- — z2
та на выходе из сушилки, °C
13. Массовая доля /-й фракции мате- —у,
риала
14. Угол естественного откоса мате- — у
риала
15. Температура наружного воздуха, — /0
°C
16. Влагосодержание наружного —
воздуха, кг/кг
17. Массовая доля составляющего
в топливе:
а) жидком или твердом
водород —Л'н
углерод —Хс
азот —An
кислород —Хо
сера —Хг
зола —Ха
вода —Xw
б) газообразном
метан СНд —
этан CjII^ — Хс н
пропан СзЩ — ^СЭН8
бутан С4Н10 — Хс4Н10
пентан С$Н|2 — ^cshi2
сероводород H2S — A^s
окись углерода СО —Хсс>
18. Отношение массы летучих к мае- —Хп
се горючей части топлива
19. Температура топлива, °C — /т
981
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
20. Отношение массы водяного пара, — d?
применяемого для распиливания
топлива, к массе топлива (при газо-
образном топливе — влагосодсржа-
ние топлива), кг/кг
21. Энтальпия водяного пара, приме- — Г„
няемого для распиливания топлива
(при газообразном топливе—удель-
ная энтальпия водяного пара в топ-
ливе), кДж/кг
22. Давление насыщенного водяно- — Pq>.n.
го пара в теплосети предприятия
При использовании в качестве
теплоносителя греющего пара из ис-
ходных данных исключаются состав
топлива, %, Гт, dr и Гп.
Характеристики твердых, жидких
и газообразных топлив приведены
в приложении тома I справочника.
Рекомендуемые температурные
режимы сушки для ряда материа-
лов приведены в табл. 4.3 и 4.4.
Таблица 4.3
Рекомендуемые температурные режимы сушки различных материалов
Наименование материала Влажность материала, % Размер частиц ма- териала, мм Температура сушиль- ного агента, °C
начальная конечная начальная конечная
Аммоний сернокислый 3,5 0,4 4 120 60
Глина 14—22 0,5 1,5 600—700 80—100
Известняк 10—15 1,5 7,5 800—1000 80—100
Колчедан флотационный 10—12 0,5—2,3 1—3 450—550 70—90
Концентрат пиритовый 13—16 0—1,0 0,5 600—700 90—100
Лигнин 53—60 28—35 1—20 800—900 80—100
Песок речной 4—8 0,05 0—1,75 900 90
Руда марганцевая 14,0 2,0 2—5 120 60
Руда железная 6,0 0,5 0—50 900 90
Селитра натриевая 4 0,1 0—1 200 60
Селитра аммиачная 3—5 0,2—0,5 0—1 100—120 60
Соль поваренная 4—10 0,2 0—3 150—200 40—60
Фосфориты 6,0 0,5 2—7 600 100
Хлористый барий 5—6 1 1—2 120—150 40—60
Соль анилиновая 6 1 0—2 150—200 40—60
Сернокислый аммоний 3,5 0,4 0—2 100—120 40—50
Суперфосфат гранулированный 22 6,0 0—30 750 80
Уголь каменный 10—25 2—6 0—12 900 100
7. Определение исходных параметров
сушильного агента
1. Относительный массовый вы-
ход водяного пара при сгорании
топлива:
а) для жидкого и твердого топ-
лива
(Н) и кислорода (О). Рекомендуется
принимать цн = 1 и цо = 16;
ZH = 2, Zo = 1 — число атомов
соответственно водорода и кисло-
рода в молекуле воды;
ZH, Xw — массовая доля горючей
части водорода и воды в топливе;
б) для газообразного топлива
где
ная
*п Мн ~ Но ' ,
< н >
цн и цо - относительная атом-
масса соответственно водорода
Но
___,
^нгНн +^iMi
2н||лН+‘7р’
982
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Таблица 4.4
Ориентировочные значения предела производительности барабанных
сушилок по готовому продукту
№ Наименование материала Влажность, % Пределы производитель- ности по готовому продукту 62, кг/ч
начальная конечная
1. Аммоний сернокислый 3,5 0,4 6000—180000
2. Глина 14—22 5,0 1200—40000
3. Известняк 10—15 1,5 600—18000
4. Колчедан флотационный 10—12 0,5—2,3 800—15000
5. Концентрат пиритовый 13—16 0,1—1,0 600—18000
6. Лигнин 53—60 28—35 400—10000
7. Песок речной 4—8 0,05 2500—80000
8. Руда марганцевая 14 2,0 800—15000
9. Руда железная 6 0,5 3000—130000
10. Селитра натриевая 4 0,1 200—8000
11. Селитра аммиачная 3—5 0,2—0,5 200—8000
12. Соль поваренная 4—10 0,2 200—8000
13. Фосфориты 6 0,5 200—8000
14. Хлористый барий 5—6 1 200—8000
15. Соль анилиновая 6 1 200—8000
16. Сернокислый аммоний 3,5 0,4 300—10000
17. Суперфосфат гранулированный 22 6 1000—12000
18. Уголь каменный 10—25 2—6 1000—12000
i -го составляющего топлива. Реко-
Рекомендуется принимать следу-
ющие значения pi.:
для углерода ( в углеводородах) 12
для серы (в сероводороде) 32
для компонента водород (Н2) р= О
ZHi и Z, — число атомов соответ-
ственно водорода и соединенного с
ним элемента в i -м компоненте
топлива;
Z — массовая доля i -го компо-
нента в топливе.
2. Теоретическая масса сухого
воздуха, необходимого для полного
сгорания топлива, отнесенная к 1 кг
массы топлива, кг/кг
а) для жидкого или твердого топ-
лива
г _ у* HoZpjZ; Хо
^^ХОв ХОв’
где ц0, pij — относительная атомная
масса соответственно кислорода и
мендуется принимать: для кислоро-
да р0 = 16, для водорода Цн = 1, для
углерода рс = 12, для серы pis = 32;
ZOi и Z, — число атомов соответ-
ственно кислорода и i -го составля-
ющего топлива в продуктах полно-
го сгорания топлива: в воде (Н2О)
Zo = 1 и ZH = 2, в углекислом газе
(СО2) Zo = 2 и Zc = 1, в сернистом
ангидриде (SO2) Zo — 2 и Zs = 1;
Zo, ZOb, Z — массовая доля соот-
ветственно кислорода в топливе,
кислорода в воздухе и z -го состав-
ляющего в топливе рекомендуется
принимать ZOe = 0,235;
б) для газообразного топлива
*01 . 7 *02
ilTT- +
ZI z2
HpZj zo
Pi ZpB ZpB
где Zti, Za, Zo — число атомов соот-
ветственно 1-го горючего элемента,
983
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
2-го горючего элемента и кислоро-
да в молекуле i -го компонента топ-
лива;
Zop Z02 — число атомов кислоро-
да в молекуле продукта полного сго-
рания соответственно 1 и 2-го го-
рючего элемента;
р,., р0 — относительная молеку-
лярная масса i -го компонента топ-
лива и атомная масса кислорода;
Лр Хо, Хо , — массовая доля /-го
компонента в топливе, свободного
кислорода в топливе и кислорода в
воздухе. Рекомендуется принимать
Хо. = 0,235.
3. Высшая теплота сгорания топ-
лива, кДж/кг.
а) для жидкого .или твердого
топлива
<?, = S Xfi. - X0Q0 ,
где X, Хо, — массовая доля i -го го-
рючего составляющего и кислорода
в топливе;
Q. — удельная теплота сгорания
/-го составляющего топлива. Реко-
мендуется принимать следующие
значения Qt, кДж/кг:
для водорода (Н) — 125,7 • 103
для углерода (С) — 33,9-10’
для серы (S) — 10,89 • 10’
б) для сухого газообразного топ-
лива
Q = S XQ. + гХ ,
где X — массовая доля / -го компо-
нента в топливе;
(?) — низшая удельная теплота
сгорания / -го компонента.
Рекомендуется принимать следу-
ющие значения Qif кДж/кг:
метан (СН4) — 50,0 10’
пропан (С3Н8) — 46,4 • 10’
пентан (С5Н12) — 45,3 • 10’
сероводород (Н2) — 15,3 • 10’
окись углерода (СО) — 10,1 • 10’
этан (С2Н6) - 48,2 - 103
бутан (С4Н|0) -45,7-10’
водород (Н2) — 119,5 • 10’
г — удельная теплота парообра-
зования воды (г = 2,5 • 10’ кДж/кг);
Хп — относительный массовый
выход водяного пара при сгорании
топлива.
4. Низшая теплота сгорания топ-
лива, кДж/кг
Q = Q — X • г.
^в п
5. Теплоемкость золы твердого
или жидкого топлива, кДж/(кг-К)
Сэ = 0,711 + 0,0005 /т.
6. Теплоемкость горючей части
топлива, кДж/(кг-К)
Сг = 0,837 + 3,76(0,13 % )х
х(130 + /т) • 10-’.
7. Теплоемкость топлива, кДж/
(кг-К).
с. = ад + а - х. - xj с, +
+ хш ю-3.
где Cw — теплоемкость воды (4,187
кДж/(кг-К).
8. Энтальпия водяного пара, на-
ходящегося в топочном газе, кДж/кг
/п = 2,49 • 10’ + 1,968 /, .
9. Коэффициент полезного дей-
ствия топки г)т можно принять сле-
дующим:
при слоевом сжигании
топлива — 0,94—0,95
при камерном сжигании
твердого топлива — 0,96—0,97
при камерном сжигании
газа или мазута — 0,98—0,99
Для калорифера можно принять
г)т равным — 0,98—0,99.
10. Коэффициент избытка возду-
ха в газе на входе в сушилку
а - М+С^-^~Х-~Х^С^ -[*Л-/„)]
/о (QrA + ^о'п'о)
984
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Допускается принимать Ссг как
теплоемкость воздуха.
И. Относительный массовый
выход сухого газа при сгорании топ-
лива, кг/кг
/ = 1 + aL -Х-ХА.
сг в 0 п А
12. Влагосодержание топочных
газов при входе в сушилку
, _ + %п
’------1 '
‘сг
При использовании в качестве
сушильного агента нагретом в ка-
лорифере воздуха влагосодержание
воздуха при входе в калорифер d0
будет равно влагосодержанию при
выходе из калорифера dt, т.е. d0 = dr
Значение dG, если оно не задано,
можно рассчитывать по зависимо-
сти
<70 = 0,622
Фо^ас
*-^онас
где jo,Po'ac— относительная влаж-
ность сушильного агента на входе в
калорифер и парциальное давление
насыщенного пара при температу-
ре t0.
В — общее давление сушильно-
го агента.
13. Удельный объем влажных то-
почных газов, м3/кг сух. газа
Uc = 4,64-10-6(273 + Г) (А 622 + d-103),
где А — коэффициент, учитываю-
щий изменение газовой постоянной.
Он зависит от избытка воздуха
°в 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 СО
А 0,931 0,950 0,963 0,973 0,981 0,986 1,00
Значения t и d берутся соответ-
ственно для начальных условий (/,
и t/j), конечных (/2 и d2) и средних
(г и d ).
4 ср ср7
При использовании в качестве
сушильного агента нагретого в ка-
лорифере воздуха значение коэффи-
циента А берут равным единице.
II. Определение производительности
сушилки по испаренной влаге
1. Влажность пыли на выходе из
сушилки
w = 0,5 w,.
п ’2
2. а) Количество испаренной вла-
ги при заданной производительно-
сти по влажному материалу, кг/с
~ О“ ^ун)(и’1 -и>2) + ^Ун(^| - wn)
100-4’2
б) Количество испаренной вла-
ги при заданной производительнос-
ти по высушенному материалу, кг/с
~ (1 - *ун)(и’1 - и’2) + А'у,,(Wj - ivn)
Гг — СГ9 --- ,
2 100-И’,
где — доля уноса материала из
сушилки в пылеосадительное уст-
ройство. Принимается обычно
(3-10) io-2.
III. Определение расхода топлива в
топке или греющего пара в калори-
фере
1. Количество теплоты, необхо-
димое для испарения 1 кг влаги из
материала, кДж/кг
где in — см. разд. I, поз. 8,
Cw — см. разд. I, поз.7,
0О — начальная температура ма-
териала, °C.
2. Теплоемкость абсолютно сухого
материала Со, кДж/(кг-К).
Может быть принято:
для неорганических
материалов Со = 0,750—1,050
для органических ма-
териалов . Со = 0,920— 1,590.
3. Теплоемкость высушенного
материала, кДж/(кг-К)
985
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
С (100-h>2)Co + )v2Cw
м 100
4. Количество теплоты, необхо-
димой для нагревания материала,
отнесенное к 1 кг испаренной вла-
ги, кДж/кг
[(®2 ~ )+ *ун (®п “ )]
5. Количество теплоты, теряемой
в окружающую среду, отнесенное к
1 кг массы испаренной влаги, кДж/кг
Яс = (85 - 170).
6. Теплоемкость влажного газа
при начальных параметрах газа,
кДж/(кг-К)
Г f f
б'вл.г ~ ^сг +
Ссг,Сп — теплоемкость сухого газа
и водяного пара при температуре
на входе в сушилку. Рекомендуется
принимать значение как для
сухого воздуха.
7. Теплоемкость влажного газа на
выходе из сушилки, кДж/(кг-К)
ч п ч
^ВЛ.Г ~ ^СГ +
d2 — можно определить предва-
рительно по значению как для
изоэнтальпической сушки по диаг-
рамме I—X;
Сс"г,С" — теплоемкость сухого
газа и водяного пара при темпера-
туре на выходе из сушилки.
8. Расход абсолютно сухого су-
шильного агента на испарение 1 кг
влаги, кг/кг
_ _ ?0 *7м Яс
Чсг С t -С t •
'“’вл.гЧ '"вл. г12
9. Приращение относительного
массового расхода абсолютно сухо-
го сушильного агента за счет неор-
ганизованных подсосов воздуха в
сушилку, кг/кг
а — 0,2 а
“пс * “сг
10. Вл а госодержан ие сушильно-
го агента на выходе из сушилки,
кг/кг
d2 =--?----+ dx
Ясг + Япс
11. Количество теплоты, теряемой
с отработанным сушильным аген-
том, отнесенное к 1 кг испаренной
влаги, кДж/кг
Яг = 'уДСвлЛ ~ Свл.0’ ^0)+ ?пс(О:г^2 ~~ Ссг-О’ А) )-
Си0, Ссг0 — удельная теплоемкость
влажного и сухого воздуха на входе
в топку (калорифер) при /0. Реко-
мендуется определять аналогично
указанному в п. 6 данного раздела.
12. Расход теплоты на испарение
1 кг влаги с учетом всех тепловых
потерь, кДж/кг
п^Яо+Ян+Яс+Яг
4
13. Массовый расход топлива в
топке сушилки, кг/с
Тот же проверочный расчет
= ^сг *
^сг
14. Массовый расход пара в ка-
лорифере, кг/с
Г, i' — энтальпия пара и кон-
денсата в калорифере. Определяет-
ся по справочникам в зависимости
от величины давления.
IV. Определение размеров сушильного
барабана
1. Среднее влагосодержание су-
шильного агента в сушилке, кг/кг
986
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
j _ ^1 + ^2
«ср 2 •
2. Средняя разность температур
между сушильным агентом и мате-
риалом в сушилке, °C
а) при прямоточном движении
Л/ -- (*1 ~во)~(*2 -02).
СР
б) при противоточном движе-
нии
Л/ - (Г| ~вр)
СР л - А_
3. Средняя температура сушиль-
ного агента в сушилке, °C
симости от среднего диаметра час-
тиц из следующей таблицы:
Кажущаяся плотность материала Максимально допустимая ско- рость газа в сушилке и* в м/с при среднем диаметре частиц я» мм
менее 3 0,3-5-2,0 более 2,0
600 0,5 0,5—1,0 1,0—3,0
1500 2,0 2,0—5,0 5,0—8,0
2000 3,0 3,0—7,5 8,0
2500 4,0 4,0—10,0 10,0
св. 2500 5,0 5,0—12,0 13,0
9. Объемный расход сушильного
агента на выходе из сушилки, м3/с
~ (flcr +<7пс)‘^0
Во — определяется по п. 13 разд. I
при t2 и d2.
10. Ориентировочно определяем
диаметр сушильного барабана, м
D = 1,2 -1,3.
4. Определение удельного объе-
ма [/Оср сушильного агента при / и
dcp, м3/кг (по п. 13 разд. I).
5. Средняя плотность сушильно-
го агента в сушилке, кг/м3
= 1 + <р
Нвл.ср
u0cp
6. Объемный расход сушильного
агента в сушилке при t и dcp, м/с
V = (а + а ИС
г.ср '“СГ 4nc/woCp
7. Средний массовый диаметр
частиц материала, м
п
5м.ср =
/=1
У; — соответственно диаметр
и массовая доля частиц /-й фрак-
ции.
8. Максимально допустимая ско-
рость сушильного агента на выходе
из сушилки и' выбирается в зави-
11. Выбирается тип насадки по
ОСТ 26-01-437-78.
12. Выбирается частота вращения
барабана в пределах
п — 0,5 — 8 об/мин.
13. Определение угловой скорос-
ти вращения барабана, рад/с.
<о=—
30
14. Выбирается коэффициент за-
полнения барабана <р по ОСТ 26-
-01-450-78 (табл. 4.5).
15. Необходимая площадь попе-
речного сечения барабана, м2
6
16. Необходимый внутренний
диаметр барабана, м
on
4F,'
71 •
987
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
Параметры сушилки
Таблица 4.5
Тип насадки Наружный диаметр барабана DH, мм Угол поворо та бараба нар! Коэффици- ент заполне- ния барабана материалом <Р Средняя высота падения частиц Ьсрмг М Площадь поперечного сечения мате- риала на одной лопасти при выходе из «завала» Суммарная длина отрезков в поперечном сечении барабана, соответствующих
поверхности соприкосно- вения газа с материалом, расположен- ным на ло- пастях 5М, м «оголенной» поверхности So,, М
Лопаст- ная 1000 140 0,15 0,617 0,0348 1,19 4,16
1200 0,741 0,0502 1,43 4,99
1600 1,080 0,0398 3,11 8,33
2000 1,045 0,0596 3,43 9,10
2200 1,345 0,0695 3,90 11,00
2500 1,545 0,0745 4,48 12,60
2800 1,590 0,0880 4,62 14,10
1000 0,159 0,0093 2,70 7,90
1200 0,25 0,191 0,0135 3,23 9,50
Сектор- ная 1600 120 0,245 0,0238 4,31 12,70
2000 0,21 0,344 0,0137 4,92 15,40
2200 0,348 0,0382 6,05 17,40
2500 0,25 0,451 0,0494 6,86 19,80
2800 0,439 0,0532 7,78 22,50
17. Выбирается внутренний диа-
метр барабана по ОСТ 26-01-347—78
из условия
£>вн » •
18. По ОСТ 26-01-437-78 по зна-
чению DBH находится наружный ди-
аметр барабана Dn и общее число
лопастей основной насадки.
19. Средняя высота падения час-
тиц материала Лср определяется по
найденному значению Рн и типу
насадки (табл. 4.5).
20. Средняя скорость падения
частиц с лопасти насадки, м/с
21. Средняя скорость сушильно-
го агента вдоль оси барабана, м/с
4|zr.cp
^1-фК-
22. Средняя относительная ско-
рость сушильного агента и падаю-
щих частиц, м/с_______
Ч=^с2рг + г)н-ср-
23. Среднее время падения час-
тиц материала, с
24. Средний диаметр частиц, ус-
редненный по поверхности, м
g — ускорение свободного падения,
м/с2.
988
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
у, — диаметр и массовая доля
частиц i — фракции.
25. Площадь поперечного сече-
ния материала на одной лопасти
при ее выходе из «завала», Fm, м2.
Определяется по ОСТ 26-01-450—78
в зависимости от Рн и типа насад-
ки (табл. 4.5).
26. Угол поворота барабана с мо-
мента выхода лопасти из «завала»
до момента полного ссыпания ма-
териала с лопасти р, рад.
Определяется по ОСТ 26-01-450—
—78 в зависимости от DH и типа на-
садки (табл. 4.5).
27. Линейная (по длине бараба-
на) площадь поверхности частиц
материала, падающих с одной ло-
пасти, м
Р — бРн^П^^МЛ
‘ РЗпхрРм ’
28. Суммарная длина отрезков в
поперечном сечении барабана, соот-
ветствующих поверхности соприкос-
новения газа с материалом, лежащим
на лопастях и в «завале», 5м, м. Опре-
деляется по ОСТ 26-01-450—78 (табл.
4.5).
29. Средняя высота скатывания
частиц с лопастей, м
5
*cp=-^sinv,
V — угол естественного откоса ма-
териала (принимается по справоч-
ным данным).
30. Скорость скатывания частиц
в конце лопасти, м/с
4Р — коэффициент трения сколь-
жения материала (принимается по
справочным данным).
31. Начальная ширина струи ма-
териала, падающего с лопасти, м
Дстр “
(0Гмл
Р^ск
32. Средняя площадь сечения
струи материала, падающего с ло-
пасти, в поперечном сечении бара-
бана, м2
Тетр — ^срДггр+ ^cp^[^»75 + 0,31б(рвл Ср"1)Ср ]
33. Объемная (по внутреннему
объему барабана) площадь поверх-
ности частиц материала, падающих
с лопастей, м_|
34. Коэффициент теплоотдачи
от сушильного агента к поверхно-
сти падающих частиц материала,
Вт/(м2 • К)
где X, v — коэффициенты теплопро-
водности X [Вт/(м • К)] и кинемати-
ческой вязкости [м2/с] сушильного
агента. Допускается принимать зна-
чения X и v как для воздуха при / .
35. Объемный (по внутреннему
объему барабана) коэффициент
теплоотдачи от сушильного агента
к падающим частицам материала,
Вт/(м3 • К)
36.
Средняя длина скатывания
частиц материала с лопастей, м
1 =
ск z .
37. Значение числа Рейнольдса
при средней длине скатывания
989
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
Ке=4к 23г
v
38. Коэффициент теплоотдачи от
сушильного агента к поверхности
материала на лопастях и в «завале»,
Вт/(м • К)
0,347 Re0,66 X
ОС '
^ск
39. Объемная (по внутреннему
объему барабана) площадь поверх-
ности материала на лопастях и в
«завале», омываемая сушильным
агентом, м*
40. Объемный (по внутреннему
объему барабана) коэффициент
теплоотдачи от сушильного агента
к материалу на лопастях и в «зава-
ле», Вт/(м2 • К)
а' = а'Г*.
41. Суммарная длина отрезков в
поперечном сечении барабана, со-
ответствующих «оголенной» поверх-
ности (не занятой материалом)
внутренних устройств 50Г, м. Выби-
рается по ОСТ 26-01-450—78, в зави-
симости от £>м и типа насадки.
42. Объемная (по внутреннему
объему барабана) площадь «оголен-
ной» поверхности, м_|
V
43. Коэффициент теплоотдачи от
сушильного агента к «оголенной»
поверхности внутренних устройств,
Вт/(м2 • К)
а* = 5,1+3,5рвл.
44. Объемный (по внутреннему
объему барабана) коэффициент
теплоотдачи от сушильного агента
к «оголенным» поверхностям внут-
ренних устройств барабана,
Вт/(м3 • К) ‘
а
, 0о + 02
ср 2
_____z /
45. Полный объемный (по внут-
реннему объему барабана) коэффи-
циент теплоотдачи от сушильного
агента к материалу, Вт/( м3 • К)
av = ct'v +а'+а*.
46. Тепловая мощность сушилки,
расходуемая на нагревание матери-
ала и испарение влаги, Вт
О = + яУ
47. Необходимый внутренний
объем барабана, м3
®v^cp
48. Необходимая длина сушиль-
ного барабана, м
г
Б ярв2н '
49. В соответствии с ОСТ 26-01-
-437—78 по значениям ИБ и вы-
бирается корпус сушилки, при этом ПБ
округляется до ближайшего значе-
ния £.
V. Определение удельных тепловых
потерь в окружающую среду (повероч-
ный расчет)
1. Площадь наружной поверхно-
сти барабана, м2
« n(D + 25 )(£ - / - / ).
Б. и х н из'х загр. выгр'
lXTV, U - АЛ1™3 загрузочной и
выгрузочной частей барабана, м;
6НЗ — толщина изоляции бара-
бана. Назначается при температуре
990
Часть IX Основное оборудование для переработки твердых отходов
наружной поверхности барабана
более 60 °C. Обычно 5ИЗ принимают
равной 0,05 м.
2. Средняя разность температур
между средой внутри барабана и ок-
ружающей средой, °C
лг "Ь I? * 0 о + 0 2
а 2 +а ——-
—____2________2_____.
^‘окр , г ‘О'
н а +а
3. Коэффициент теплопередачи
через корпус сушилки, Вт/(м2 • К)
4. Значение коэффициентов теп-
лоотдачи для внутренней at и для
наружной а2 стенок, Вт/(м2 • К)
а = 4,4 + Зрог,
где рг, иг — плотность газа и ско-
рость газа соответственно для а у
внутренней стенки и для а2 у на-
ружной стенки.
5. Термическое сопротивление
стенки барабана
V3 ^ст __ $Б । $нз
Лст хнз
5б, 5из — толщина соответствен-
но корпуса барабана и изоляции, м;
ЛБ, Хиз — коэффициент теплопро-
водности соответственно металла
корпуса барабана и материала изо-
ляции, Вт/(м • К). Значения находят-
ся в справочниках по теплопереда-
че.
6. Определение действительных
удельных тепловых потерь в окру-
жающую среду, Дж/кг
/ T'Tg н^окр
Vc W
Если q'c > qc то следует или уве-
личить термическое сопротивление
стенки барабана, т.е. надежнее его
теплоизолировать, или повторить
расчет с п. 5 разд. III, принимая зна-
чение qc = q'c.
VI. Определение действительного зна-
чения коэффициента заполнения ба-
рабана материалом
1. Выбирается в пределах 0,5+8’
угол наклона барабана %.
2. Время прохождения материа-
ла через лопастную насадку, с
а) при прямоточном движении
материала и сушильного агента
13,8(7,+72)
1 ( 19п V
соО65Рвн 3,8/^^-^г#г
^м.срРм^
/р 12 — длина соответственно при-
емно-винтовой и лопастной наса-
док, м. Значение 7, и 12 и принимает-
ся по ОСТ 26-01-437-78;
PEltp, Рм ~ соответственно сред-
няя плотность сушильного агента
и кажущаяся плотность материала,
кг/м3.
б) при противоточном движении
материала и сушильного агента
13,8(7, 4-72)
1 ( 19о Y
<d°-6SDbh 3,8/^--^^-^р7г
Ом.ерРм^
3. Время прохождения материа-
ла через секторную насадку, с
а) при прямоточном движении
материала и сушильного агента
___________1235/,___________
№ft7i>Ji.95>gx+^9p"cpv;-p6f
Ом.срРм£Г
7, — длина секторной насадки, м.
Значение 73 принимается для выбран-
ного барабана по ОСТ 26-01-437—78.
б) при противоточном движении
материала и сушильного агента
991
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
Ч =---------
cd°'7Dbh
12,35/3
^м.срРм£
4. Внутренний объем барабана, м3
к =ЛЙ£.
Б вн 4
5. Масса материала, находящего-
ся в сушилке, кг
=(т,+Т2Л у + <72 •
6. Действительное значение ко-
эффициента заполнения барабана
материалом
Y--------•
Рн^Б.вн
Если <р' = (0,8 — 1,1 )<р, то расчет
заканчивается. Если (р' < 0,8<р или
ср' < 1,1 ср, то следует изменить угол
наклона барабана и повторить рас-
чет с п. 1 данного раздела.
4.1.3. Оборудование для пиролиза
твердых отходов
Пиролиз представляет собой
процесс термической переработки
твердых углеродосодержащих отхо-
дов путем высокотемпературного
нагрева без доступа воздуха.
Существуют следующие разно-
видности метода: окислительный
пиролиз с последующим сжигани-
ем пиролизных газов; сухой пиро-
лиз.
Окислительный пиролиз — это
процесс термического разложения
отходов при их частичном сжига-
нии или непосредственном контак-
те с продуктами сгорания топлива.
Окислительный пиролиз является
одной из стадий процесса газифи-
кации. Газообразные продукты раз-
992
ложения отходов смешиваются с
продуктами сгорания топлива или
части отходов, поэтому на выходе
из реактора они имеют низкую теп-
лоту сгорания, но повышенную тем-
пературу. Затем смесь газов сжига-
ют в обычных топочных устрой-
ствах. В процессе окислительного
пиролиза образуется твердый угле-
родистый остаток (кокс), в то вре-
мя как твердый остаток процесса
газификации является минераль-
ным продуктом (зола и шлак). В
дальнейшем кокс можно использо-
вать в качестве твердого топлива
или в других целях.
Метод окислительного пироли-
за с последующим сжиганием пи-
ролизных газов универсален в от-
ношении фракционного состава и
фазового состояния отходов, их
влажности и зольности. Окислитель-
ному пиролизу могут быть подверг-
нуты многие производственные от-
ходы, «неудобные» для сжигания
или газификации. Этим методом
можно ликвидировать вязкие, пас-
тообразные отходы; влажные осад-
ки; пластмассы; шламы с большим
содержанием золы; загрязненную
мазутом, маслами и другими соеди-
нениями землю; сильно пылящие
отходы с легко увлекаемыми газом
частицами; отходы, содержащие
соли и металлы которые плавятся
и возгораются при нормальных тем-
пературах сжигания; отработанные
шины, кабели в измельченном со-
стоянии; автомобильный скрап и т.п.
Обычно окислительный пиролиз
проводят при 600—900 °C (темпера-
тура нагрева отходов).
При сжигании газов пиролиза
дымовые газы меньше загрязнены
летучей золой и сажей, чем при пря-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
мом сжигании отходов, что позво-
ляет использовать их без дополни-
тельной очистки для выработки во-
дяного пара и в других целях. Име-
ются сведения, что тяжелые метал-
лы, содержащиеся в отходах, фик-
сируются в коксовом остатке; кро-
ме того, при пиролизе шестивалент-
ный токсичный хром превращает-
ся в нетоксичный трехвалентный.
Окислительный пиролиз отхо-
дов осуществляют во вращающих-
ся барабанных реакторах, в шахт-
ных реакторах с вращающимся по-
дом (по типу карусельных печей ме-
таллообрабатывающей промыш-
ленности), в многоподовых реакто-
рах, в реакторах с псевдоожижен-
ным слоем.
Указанный метод считается пер-
спективным направлением ликви-
дации специальных промышленных
твердых отходов и осадков сточных
вод.
Сухая перегонка (сухой пиролиз) —
это метод термической переработ-
ки отходов, обеспечивающий их вы-
сокоэффективное обезвреживание и
использование в качестве топлива
и химического сырья, что способ-
ствует созданию безотходных и ма-
лоотходных технологий и рацио-
нальному использованию природ-
ных ресурсов.
Под сухим пиролизом понима-
ют процесс термического разложе-
ния отходов, твердого и жидкого
топлива без доступа кислорода. В
результате сухого пиролиза отходов
образуются пиролизный газ с вы-
сокой теплотой сгорания, жидкие
продукты и твердый углеродистый
остаток. Количество и качество про-
дуктов сухого пиролиза зависят от
состава отходов и температуры про-
цесса. В зависимости от температу-
ры различают три вида сухого пи-
ролиза:
— низкотемпературный пиролиз,
или полукоксование (450—550 °C),
при котором максимален выход
жидких продуктов и твердого остат-
ка (полукокса) и минимален выход
пиролизного газа с максимальной
теплотой сгорания;
— среднетемпературный пиро-
лиз, или среднетемпературное кок-
сование (до 800 °C), при котором
выход газа увеличивается при
уменьшении его теплоты сгорания,
а выход жидких продуктов и кок-
сового остатка уменьшается;
— высокотемпературный пиро-
лиз, или коксование (900—1050 °C),
при котором минимален выход
жидких продуктов и твердого остат-
ка и максимален выход пиролизных
газов с минимальной теплотой сго-
рания.
Низкотемпературный пиролиз
отходов осуществляют с целью по-
лучения первичной смолы — наи-
более ценного источника жидкого
топлива и различных химических
продуктов. Сухой пиролиз неконди-
ционных каучуков позволяет "полу-
чать мономеры, которые могут быть
вновь использованы в производстве
синтетических каучуков. Полукокс
содержит некоторое количество ле-
тучих и может быть использован в
качестве энергетического и бытово-
го топлива.
Основной целью высокотемпе-
ратурного сухого пиролиза отходов
является получение высококаче-
ственного горючего газа. При высо-
котемпературном сухом пиролизе
первичные пары смолы и пиролиз-
ный газ, двигаясь через слой отхо-
993
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
дов и соприкасаясь с раскаленны-
ми стенками реактора и поверхно-
стью уже образовавшегося кокса,
подвергаются вторичным изменени-
ям. Первичная легкая смола терми-
чески разлагается с выделением го-
рючих газов, тяжелой смолы и смо-
ляного кокса. Подвергается терми-
ческому разложению и первичный
пиролизный газ. В результате этих
процессов уменьшается выход смо-
лы и содержание в ней легких цен-
ных фракций. За счет разложения
первичной смолы увеличивается
выход пиролизного газа. Снижение
теплоты его сгорания происходит
вследствие разложения углеводо-
родных компонентов первичного
пиролизного газа. Обычно теплота
сгорания пиролизного газа Q* =
12—15 МДж/м3; такой газ можно
транспортировать на значительные
расстояния.
Кокс, получаемый при сухом
пиролизе отходов, можно использо-
вать в различных целях, в зависи-
мости от его состава и физических
свойств. При пиролизе твердых от-
ходов нефтеперерабатывающих про-
изводств кокс с зольностью до 50 %
после небольшой дополнительной
обработки может быть применен в
качестве заменителя природных и
синтетических углсродсодержащих
материалов. Коксовый остаток пос-
ле пиролиза осадков сточных вод
можно использовать в качестве сор-
бента на станциях водоподготовки
и очистки сточных вод. При пиро-
лизе изношенных автомобильных
покрышек получают газовую сажу,
широко используемую в производ-
стве резиновых технических изде-
лий, пластмасс, типографских кра-
сок, пигментов. Возможны и другие
994
направления использования твердо-
го углеродистого остатка.
Сухой пиролиз отходов можно
осуществлять в реакторах с внешним
и внутренним обогревом. Внешний
обогрев применяют в реакторах в
виде вертикальных реторт, во вра-
щающихся барабанных реакторах. В
этих аппаратах пиролизные газы не
подвергаются какому-либо разбав-
лению газовыми теплоносителями,
поэтому характеризуются высокой
теплотой сгорания. Ввиду отсутствия
фильтрации через слой отходов га-
зовых теплоносителей пиролизный
газ этих реакторов содержит мини-
мальное количество пыли.
В реакторах с внутренним обо-
гревом (вертикальные шахтные, с
псевдоожиженным слоем, вращаю-
щиеся барабанные) в качестве теп-
лоносителя используют газы, нагре-
тые до 600—900 °C и химически не
реагирующие с отходами (инертные
и горючие газы, не содержащие кис-
лорода). Наиболее целесообразно в
качестве теплоносителя использо-
вать рециркулирующий пиролизный
газ. При этом исключается разбав-
ление продуктового пиролизного
газа и ухудшение его качества. В свя-
зи с применением газообразных теп-
лоносителей повышается запылен-
ность продуктового пиролизного
газа. В то же время, внутренний обо-
грев конвекцией позволяет суще-
ственно интенсифицировать про-
цесс пиролиза и сократить габари-
ты реакторов по сравнению с вне-
шним обогревом за счет теплопро-
водности.
Исследования процессов сжига-
ния, окислительного и сухого пи-
ролиза различных осадков сточных
вод позволили установить, что су-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
хой пиролиз наиболее экономичес-
ки эффективен и оказывает наи-
меньшее влияние на окружающую
среду. Наиболее эффективным спо-
собом утилизации твердых органи-
ческих отходов на современном
уровне развития техники также при-
знан пиролиз. Однако в отношении
целесообразности сухого пиролиза
или сжигания твердых бытовых и
некоторых промышленных отходов
мнения специалистов расходятся.
Наиболее перспективным считают
пиролиз специальных промышлен-
ных отходов, прямое сжигание ко-
торых затруднено, а также осадков
сточных вод.
Резиновые смеси наряду с кау-
чуками содержат и другие соедине-
ния: наполнители, вулканизующие
вещества, ускорители и активаторы
вулканизации, противостарители,
мягчители и др.
Ряд ингредиентов смесей обра-
зует с каучуками химические соеди-
нения. Поэтому трудно с достаточ-
ной точностью описать механизм
пиролиза резины. Выход твердого
продукта при пиролизе в основном
определяется количеством напол-
нителей и нелетучих органических
компонентов в исходной резине, а
летучие продукты образуются в ре-
зультате деполимеризации каучуков
и термических превращений других
органических составляющих.
Состав продуктов пиролиза за-
висит как от типа исходного сырья,
так и от условий проведения про-
цесса.
Пиролиз отходов может прово-
диться при режиме, обеспечивающем
либо получение газа и твердого ос-
татка при минимальном выходе или
даже полном отсутствии смолы,
либо получение смолы в качестве
одного из целевых продуктов. Ми-
нимальной температурой пиролиза,
очевидно, следует считать 500 °C. В
условиях постепенного нагрева и
быстрой эвакуации парогазовой
смеси из реактора при этой темпе-
ратуре достигается максимальный
или близкий к максимальному вы-
ход жидких продуктов. Чтобы уве-
личить выход газа и твердых угле-
родистых продуктов, необходимо
обеспечить условия для вторичных
превращений парогазовых продук-
тов первичного разложения.
Пиролиз изношенных шин. Измель-
ченные шины подают во вращаю-
щуюся печь с наружным обогревом
(рис. 4.5), где при 500—800 °C они
подвергаются термическому разло-
жению; время пребывания в печи
составляет 10—20 мин. Основными
продуктами разложения являются
твердый углеродистый остаток и
смола. Газ после щелочной промыв-
ки в скруббере (для очистки от сер-
нистых соединений) используется
на этой же установке в качестве топ-
лива для обогрева печи и других
Рис. 4.5. Установка для пиролиза изношен-
ных шин:
I — измельченные шины; II — смолы; III —
газ; IV — стальной корд; V — углеродистый
продукт;
1 — питатель; 2 — вращающаяся печь; 3 —
холодильник; 4 — сепаратор; 5 — скруббер;
6 — сборник смолы; 7— газгольдер
995
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
целей. Изменяя условия проведения
процесса, можно в широких преде-
лах варьировать выход продуктов
пиролиза. Так, при 600 °C и пребы-
вании материала в печи в течение
14 мин получается 10 % газа, 50 %
смолы и 40 % твердого продукта, а
при 800 °C (10 мин) выход этих про-
дуктов составляет соответственно 30,
39 и 30 %%.
На рис. 4.6 приведена техноло-
гическая схема пиролиза — 125 т в
сутки сухих осадков сточных вод с
получением пирокарбона, первично-
го дегтя, газа, а также техническо-
го воска. Такая производительность
по осадкам примерно соответству-
ет мощности Центральной очист-
ной станции аэрации в Санкт-Пе-
тербурге.
На схеме сухой осадок влажнос-
тью 10 % поступает в складское по-
мещение площадью 1500 м2, которое
рассчитано на 15-суточное хранение
сухого осадка при объемной массе
0,6. После двух дробилок, произво-
дительностью по 6 т/ч каждая, осад-
ки наклонными транспортерами
Рис. 4.6. Технологическая схема пиролиза осадков сточных вод с выделением пирокар-
бона, первичного дегтя, газа, воска.
1 — склад сухого осадка; 2— дробилка; 3— транспортер, 4— загрузочный бункер, 5 — пиролиз-
ная печь; 6 — газосборник; 7 — водоотделитель; 8 — охладитель первичного газа; 9— скруббер
для СО2, 10 — скруббер для H2S; II — мокрый газгольдер; 12 — хранилище смолы; 13 —
хранилище бензина; 14 — отходы воска для переработки; 15 — резервуар для бензина; 16 —
экстрактор; 17— промежуточная емкость; 18— насос; 19— кристаллизаторы; 20 — центрифуги;
21 — резервуар для плавления воска; 22— транспортер; 23 — закрытый транспортер для про-
мывки воска; 24— резервуар вторичного плавления; 25 — насос, 26— фильтры, 27— емкость
для бензина; 28 — насос; 29— промежуточная емкость; 30— насос; 31— барбатеры для регене-
рации железосодового раствора
996
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
подаются в верхний загрузочный
бункер, обслуживающий все три
печи, которые обогреваются газом с
расчетной температурой 450—500 °C.
В результате пиролиза выделяется
полукокс, удаляемый через нижнее
разгрузочное устройство печи. Газо-
образные продукты, смола (первич-
ный деготь) и пары воды из печи
поступают в газосборник. Отсюда
жидкая смола и вода стекают в во-
доотделители. Из газосборника пер-
вичный газ поступает в охладитель.
Очистка газа от СО2 производится
тремя скрубберами, а от Н2 — двумя.
Удаление сероводорода и углекис-
лоты достигается промывкой газа
сначала известковым молоком, а за-
тем железосодовым раствором, ко-
торый после использования слива-
ется в промежуточную емкость, а
затем для регенерации перекачива-
ется насосом в два барбатера. Здесь
для очистки от сероводорода ра-
створ продувается воздухом. Очи-
щенный газ поступает в мокрый газ-
гольдер, откуда расходуется как топ-
ливо. Из водоотделителей, снабжен-
ных змеевиками для обогрева па-
ром и лучшего отстаивания, под-
смольная вода и механические при-
меси, загрязняющие смолу, опуска-
ются в канализацию, а смола направ-
ляется в два хранилища емкостью
по 250 м3. Пиролизный завод обслу-
живается насосным отделением, со-
стоящим из четырех центробежных
насосов и двух дозирующих порш-
невых насосов. Здесь же размеща-
ются два эксгаустера, которые осу-
ществляют систему конденсации.
Выделение воска из смолы осу-
ществляется с помощью бензина с
последующей кристаллизацией в
аппарате-экстракторе. В верхнюю
часть экстрактора насосом подает-
ся смола, а в нижнюю — бензин,-
получаемый по второй технологи-
ческой схеме. Раствор воска в бен-
зине из верхнего штуцера перехо-
дит в промежуточную емкость, от-
куда насосом подается в кристал-
лизаторы, охлаждаемые рассолом
хлористого кальция до 5—8 °C. Пос-
ле этого раствор воска поступает на
центрифуги, затем воск для плавки
попадает в подогреваемый резерву-
ар, а отделенный бензин — в дру-
гую емкость, откуда насосом пере-
качивается в сборный резервуар для
бензина, предназначенный для эк-
стракции воска. Расплавленный воск
из резервуара гранулируется водой
и по ленточному транспортеру по-
дается на другой закрытый транс-
портер, где окончательно промыва-
ется от примесей, а затем вторично
плавится в резервуаре. Отсюда жид-
кий воск перекачивается для очист-
ки на фильтры, после чего направ-
ляется на разлив и на склад готово-
го продукта.
Одной из возможностей исполь-
зования избыточного активного ила
является его пиролиз для получе-
ния активированных углей как сор-
бента. Активированный уголь (АУ)
представляет собой углеродистый
адсорбент, скелет которого состоит
из рыхлых шестичленных углерод-
ных колец. Отличаясь высокой по-
ристой структурой поверхности и
объема, он обладает способностью
хорошо сорбировать газообразные,
парообразные и растворенные ве-
щества.
Для производства ЛУ в мировой
практике используются такие орга-
нические материалы, как древесина
и древесный уголь, торф и торфя-
997
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
ной полукокс, ископаемые угли,
нефтяные остатки, отходы целлю-
лозно-бумажного производства и др.
Процесс получения активиро-
ванного угля из активного ила, пред-
варительно высушенного до влаж-
ности 5—10 %, сводится к терми-
ческому разложению (деструкции)
органического материала до полу-
чения карбонизованного остатка
(полукокса) и последующей акти-
вации его водяным перегретым па-
ром. В результате воздействия па-
ром происходит удаление углеводо-
родов и смолистых веществ с по-
верхности полукокса, который пос-
ле этого получается более разрых-
ленным, с развитой пористой струк-
турой. Наиболее целесообразная тем-
пература водяного пара определена
в 700 °C. Более высокая температу-
ра ведет к резкому увеличению золь-
ности, обгару угля и падению его
сорбционной способности. Опти-
мальная продолжительность акти-
вации, как показали опыты, равна
60 мин. При большей продолжитель-
ности увеличивается обгар и золь-
ность активированного угля.
Без активирующего агента (во-
дяного пара) получаемый уголь-
сырец будет обладать малой сорб-
ционной способностью и практи-
чески будет не активен.
Опыты с термической обработ-
кой активного ила без доступа воз-
духа показали, что выделение влаги
наблюдается при температуре 135°С.
Деструкция органических веществ
осуществляется при температуре
265—420 °C. При этом максимальное
выделение газообразных продуктов
наблюдается при температуре 265’С,
а образование карбонизованной
структуры (полукокса) завершает-
998
ся при температуре 575—600 °C. Уве-
личение температуры выше 600 °C
не улучшает процесс деструкции и
не увеличивает суммарную порис-
тость, активность и прочность сор-
бента.
К настоящему времени извест-
ны некоторые технологические схе-
мы получения активированных уг-
лей, проверенные на опытно-про-
мышленных установках, которые
могут быть использованы при пе-
реработке избыточного активного
ила. Одна из этих схем приводится
на рис. 4.7. Здесь активный ил, обез-
воженный до влажности 50—55 %,
из сборника поступает в грануля-
тор, после чего гранулы высушива-
ются в барабанной сушилке до
влажности 10 %. Дальше сухие гра-
нулы подвергаются пиролизу во вра-
щающейся печи. Для активации гра-
нулы обрабатываются в камере во-
дяным паром, а для обеззоливания
промываются 10 %-ным раствором
соляной кислоты. После промывки
активированного угля в камере и
сушки последний поступает на упа-
ковку как товарный сорбент.
При термическом разложении
ТБО можно выделить в основном
два типа реакций:
1) термический распад исходно-
го вещества и дальнейшее разложе-
ние получающихся промежуточных
соединений;
2) конденсация и полимериза-
ция молекул, образовавшихся в ре-
зультате первичных реакций дест-
рукции исходного сырья.
При пиролизе отходов протека-
ют связанные между собой процес-
сы сушки, сухой перегонки (соб-
ственно пиролиз), газификация и
горение коксового остатка с выде-
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 4.7. Технологическая схема получения активированного угля из активного ила'ме-
тодом пиролиза:
1 — сборник обезвоженного активного ила; 2 — гранулятор; 3 — сушилка; 4 — печь сушилки;
5 — вращающаяся печь пиролиза; 6 — топка для пиролизной печи; 7 — камера активации; 8 —
камера обеззоливания; 9 — камера промывки; 10 — сушильная камера, 11 — активированный
уголь на упаковку; 12 — топка дожигания; 13 — котел-утилизатор тепла
лением газообразных продуктов. Сам
процесс пирогенетического разло-
жения отходов характеризуется вы-
делением газа, смолы, углеродисто-
го твердого остатка (кокса). Соот-
ношение количеств получаемых га-
зообразных, жидких и твердых про-
дуктов, а также их состав зависит от
условий, при которых протекает
процесс пиролиза, и состава исход-
ных бытовых отходов. В результате
газификации углерод под воздей-
ствием окислителя (воздуха, кисло-
рода, водяных паров) превращает-
ся в газообразное топливо. Остав-
шийся после этого твердый оста-
ток содержит минеральную часть
отходов.
Таким образом, выходящий из
пиролизного реактора продукт яв-
ляется сложной смесью газообраз-
ных, жидких и твердых веществ, со-
став которых зависит от химичес-
кой природы сырья и физических
параметров нагрева (процесса). Учи-
тывая разнообразие компонентов в
бытовом мусоре, нельзя однознач-
но оценить тепловой эффект реак-
ции пиролиза. Однако можно пред-
положить, что в основном реакции,
протекающие при пиролизе, эндо-
термичны, а поэтому их суммарный
тепловой эффект недостаточен для
поддержания процесса.
На выход продуктов пиролиза
отходов может оказать существен-
ное влияние применение катализа-
торов, повышенного давления, окис-
лительных (кислород, металлы, воз-
дух, вода) или восстановительных
(водород, окись углерода) агентов.
На рис. 4.8 приведена техноло-
гическая схема пиролиза ТБО. Ос-
новным элементом технологической
схемы является реактор, представ-
ляющий из себя шахтную печь со
встроенной внутри швельшахтой.
Под воздействием собственного веса
999
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
Рис. 4.8. Схема установки пиролиза ТБО:
I — реактор; 2 — циклон; 3 — бункер твердых карбонатов; 4 — вентилятор; 5 — камера сжига-
ния пирогаза для подогрева воздуха; 6 — воздухоподогреватель; 7 — бункер шлака
отходы опускаются через швельшах-
ту в нижнюю часть реактора, куда
подается подогретый до 400 °C воз-
дух, который по количеству недо-
статочен для полного сгорания от-
ходов. Углеродистый остаток от раз-
ложения бытового мусора сгорает,
а дымовые газы, пройдя систему га-
зоочистки, поступают потребителю
(в этом отношении описанный спо-
соб аналогичен мусоросжиганию с
той лишь разницей, что очистка от
пыли не производится из-за обра-
зования высокотемпературных газов,
для которых обеспыливающие ус-
тановки неприменимы).
Полученные в результате пиро-
лиза компоненты (газ и нефтеоб-
разные продукты) используются, как
товарные продукты.
На рис. 4.9 в качестве примера
приведена конструктивная схема ре-
актора для сухого пиролиза твер-
дых отходов. Реактор представляет
собой вертикальную кирпичную
шахту 1 с помещенной внутри нее
ретортой 2. Предварительно измель-
ченные отходы загружают в ретор-
ту, обогреваемую снаружи дымовы-
ми газами. Газовые горелки 3 для
отопления реактора расположены
в нижней его части; выход дымо-
вых газов предусмотрен в верхней
Отходы
Рис. 4.9. Схема реактора для сухого пиро-
лиза твердых отходов:
1 — кирпичная шахта; 2 — металлическая ре-
торта; 3 — газовые горелки; 4 — узел гашения
и удаления твердого остатка
1000
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
части. Отходы движутся сверху вниз
под действием силы тяжести; ско-
рость их движения регулируется
скоростью удаления твердого остат-
ка из узла гашения 4. Процесс пи-
ролиза непрерывен.
Летучие вещества, образующие-
ся в процессе термического разло-
жения отходов, движутся в реторте
прямотоком с отходами. Поэтому ве-
щества, выделившиеся в верхней
части реторты, в нижней высоко-
температурной части подвергаются
вторичному пиролизу. При высоких
температурах в нижней части ретор-
ты (до 1000 °C) возможно получе-
ние практически бессмольного газа.
Поддерживая нагрев отходов на
уровне 500—550 °C, можно получить
максимальный выход первичной
смолы. Пиролизный газ из реактора
обычно направляют на очистку от
пыли, летучих солей и смолы. Часть
очищенного пиролизного газа (до
40—50 %) возвращают в реактор для
отопления.
Твердый остаток гасят водой и
выводят из реактора через гидрав-
лический затвор, что исключает под-
сос воздуха к пиролизному газу на
выходе из реактора.
Объединяя пиролизные реторты
в батареи, можно создать установки
большой агрегатной производитель-
ности по перерабатываемым отхо-
дам.
4.2. Оборудование для сжигания
твердых отходов
Для сжигания твердых отходов
используют печи и топки различ-
ных конструкций. Процесс сжига-
ния может осуществляться в плот-
ном и кипящем слое и во взвешен-
ном состоянии.
Слоевые топки
Твердые отходы (бумажные меш-
ки, ветошь, деревянная тара и дру-
гие отходы, пропитанные органи-
ческими веществами) сжигают в
печи, изображенной на рис. 4.10. Это
двухкамерная печь с перевальной
стенкой; в первой камере осуществ-
ляется сжигание твердых отходов в
слое на неподвижной колосниковой
решетке, во второй — дожигание
газообразных горючих компонентов.
Печь футерована шамотным кирпи-
чом и заключена в металлический
каркас. Отходы загружают в печь
через бункер, расположенный над
ней. Бункер снабжен заслонкой типа
мигалки, которая автоматически зак-
рывает его после загрузки. Печь обо-
рудована горелкой для сжигания
дополнительного топлива. Агрегат-
ная нагрузка печи — до 100 кг/ч.
Рис. 4.10. Печь для сжигания твердых отхо-
дов:
1 — каркас; 2 — футеровка; 3 — колосниковая
решетка; 4 — люк для выгрузки золы; 5 —
горелка; б — люк для загрузки сырья; 7 —
гляделка; 8 — бункер
1001
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
На рис. 4.11 представлена схема
печи с неподвижной ступенчатой
колосниковой решеткой для сжи-
гания твердых отходов. Отходы из
бункера 7 через шахту 2 попадают
на наклонную или ступенчатую ко-
лосниковую решетку 8. Слой отхо-
дов 9 под действием собственного
веса медленно сползает по решетке
к месту выгрузки золы. Органичес-
кие составляющие отходов сгорают
частично в слое, а частично над сло-
ем 5, куда дополнительно подается
вторичный воздух через сопло 3.
Основное количество воздуха 7 по-
ступает под решетку. Несгоревшие
органические вещества вместе с
дымовыми газами проходят огне-
упорную насадку 4, предназначен-
ную для турбулизации газового по-
тока, и дожигаются в камере 6. Золу
удаляют из печи вручную. Агрегат-
ная нагрузка печи — до 300 кг/ч.
На рис. 4.12 приведена схема ус-
тановки для сжигания твердых от-
ходов с механической колоснико-
Рис. 4.12. Установка для сжигания твердых
отходов с механической колосниковой ре-
шеткой:
1 — топка, 2— загрузочное устройство; 3 —
колосниковая решетка; 4 — камера дожигания;
5 — сопла подачи воздуха; 6— устройство для
сбора золы
Рис. 4.11. Схема печи с неподвижной колос-
никовой решеткой:
1— бункер; 2 — шахта; 3 — сопло для подачи
вторичного воздуха; 4 — огнеупорная насадка;
5 —- первая ступень топки; 6 — камера дожига-
ния (вторая ступень топки); 7 — подача возду-
ха; 8 — наклонная колосниковая решетка;
9— слой отходов
Рис. 4.13. Топка с наклонно-переталкиваю-
щей колосниковой решеткой:
1 — бункер; 2 — шахта; 3 — колосниковая
решетка; 4 — опрокидывающаяся решетка;
5 — топочная камера; 6 — механический при-
вод; 7 — регулятор толщины слоя; 8 — вы-
пуск золы, I — первичный воздух; II — вто-
ричный воздух
1002
Часть IX. Основное оборудование д чя переработки твердых отходов
вой решеткой, разработанная Ком-
мунарским горно-металлургическим
институтом. Установка для сжига-
ния изношенных шин подобной
конструкции внедрена на Чеховс-
ком регенератном заводе. Аналогич-
ные установки применяют в США
для непрерывного сжигания твер-
дых горючих отходов.
Слоевые топочные устройства с
колосниковой решеткой нашли ог-
раниченное применение для сжига-
ния осадков сточных вод, в основном
в смеси с твердыми бытовыми отхо-
дами или твердым топливом. На рис.
4.13 представлена схема топки с на-
клонно-переталкивающей колосни-
ковой решеткой для сжигания обез-
воженных осадков. Содержание в от-
ходах компонентов в пластическом
состоянии и легкоплавких минераль-
ных веществ приводит к замазыва-
нию и зашлаковыванию колосников.
Барабанные вращающиеся печи
Барабанные вращающиеся печи
широко применяют за рубежом для
огневого обезвреживания твердых
отходов и обезвоженных осадков
сточных вод.
Печь (рис. 4.14) представляет
собой стальной барабан, футерован-
ный огнеупорными материалами,
вращающийся с частотой 0,8—
2 мин-1. Подлежащие сжиганию
твердые отходы (упаковочный ма-
териал, пластмассы и др.) с помо-
щью грейфера подают в печь через
загрузочную воронку и лоток. Обыч-
но поверхность футеровки гладкая,
сжигаемый материал скользит по
ней, не переворачиваясь, поэтому
для эффективного выгорания орга-
нических веществ требуется бара-
бан значительной длины, в ряде слу-
чаев 15—25 м. Тем не менее наблю-
дается повышенный недожог орга-
нических веществ в дымовых газах,
поэтому на выходе из печи устанав-
ливают камеру дожигания, служа-
щую камерой осаждения золы.
Температуру в барабанной печи
в зависимости от вида отходов под-
держивают в интервале 900—1400 °C
за счет сжигания горючих жидких
отходов (отработанных масел, ра-
створителей и др. или дополнитель-
ного топлива.
Фирмы «MAN GHH», «ВКМ1»
(ФРГ), «Outokumpu Engineering»,
«Rauma-Repola», «Ekokem» (Финлян-
дия), «Von Roll AG», «W+E
Umwelttechnik AG» (Швейцария)
разработали и ввели в эксплуатацию
централизованные установки с ба-
рабанными печами для совместно-
го огневого обезвреживания твердых,
пастообразных и жидких отходов с
агрегатной нагрузкой от 2 до 6 т/ч
(до 50 000 т/год). Установка включа-
ет устройства для подготовки и по-
дачи отходов в печь, барабанную
печь с камерой дожигания, котел-
утилизатор, распылительную сушил-
ку-абсорбер и электрофильтр (тка-
невый фильтр). Внутренний диаметр
вращающейся барабанной печи с
агрегатной нагрузкой до 4 т/ч равен
3,6 м.
На рис. 4.14 приведена схема ус-
тановки с барабанной печью для
сжигания твердых отходов химичес-
ких производств, разработанная Ро-
стовским-на-Дону институтом Гос-
пластпроект.
Разделение газового и эолового
потоков осуществляется непосред-
ственно в топочном устройстве. Узел
выгрузки состоит из двух секций, что
исключает захват золы, осаждающей-
ся в золовой секции, газовым пото-
1003
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
Рис. 4.14. Схема барабанной вращающейся печи для сжигания твердых отходов:
1 — корпус печи, 2 — загрузочное устройство, 3 — горелка; 4 — двухсекционная разгрузочная
камера; 5, б— золовая и газовая секции; 7 — газоход; 8 — мигалки для удаления золы; Т —
топливо; В — воздух
ком при дополнительной очистке его
в газовой секции (за счет резкого по-
ворота и снижения скорости пото-
ка). Основные конструктивные и тех-
нологические параметры установки:
агрегатная нагрузка — 0,5 т/ч; диа-
метр корпуса печи — 2,2 м; диаметр
газохода — 1,0 м; габариты золовой
и газовой секций — 1,5x3,8x4,8 м.
При обезвреживании донного
осадка нефтяных шламов печь по-
казала удовлетворительные резуль-
таты. Донный осадок из шламона-
копителей НПЗ содержал 4 %
(масс.) нефтепродуктов, 20 % (масс.)
воды, 76 % (масс.) механических
примесей. Агрегатная нагрузка печи
внутренним диаметром 1 м и дли-
ной вращающегося барабана 6 м
составила 300 кг/ч. Скорость враще-
ния барабана 5 мин1, время пребы-
вания шлама в печи достигало 7 мин.
Температуру газов в барабанной
печи поддерживали на уровне 850—
950 °C путем подачи 20 кг/ч допол-
нительного топлива.
Твердый остаток, выгруженный
из печи, не содержал органических
примесей и состоял в основном из
SiO, (около 78 %), 12 % АЕО„ 9 %
СаО.
В Сибирском филиале НПО «Тех-
энергохимпром» разработаны вра-
щающиеся барабанные печи для
сжигания твердых отходов с агрегат-
ной нагрузкой от 200 до 4000 кг/ч,
оснащенные вихревыми дожигате-
лями. Дожигатель — это цилинд-
рическая камера с пережимом, име-
ющая тангенциальные каналы для
ввода отходящих из барабанной
печи газов и воздуха. В дожигателе
предусмотрены горелочные устрой-
ства для сжигания дополнительно-
го топлива с целью поддержания не-
обходимой температуры процесса.
Для огневого обезвреживания
сухих твердых отходов и обводнен-
ных твердых или пастообразных
отходов в одном агрегате разрабо-
тана вращающаяся печь (рис. 4.15),
снабженная камерой предваритель-
ной термической обработки насы-
щенных влагой отходов. Камера
предварительной термической об-
работки снабжена внутренним вин-
товым гребнем, обеспечивающим
движение отходов в камере в на-
правлении, обратном движению их
в барабане.
Недостатками вращающихся ба-
рабанных печей являются низкая
1004
Часть IX. Основное оборудование дчя переработки твердых отходов
Рис. 4.15. Вращающаяся барабанная печь для обезвреживания насыщенных влагой от-
ходов:
1 — барабан; 2 — камера термической обработки, 3 — камера дожигания; 4, 5 — устройства для
загрузки отходов
удельная тепловая и массовая на-
грузка топочного объема, высокие
капитальные и эксплуатационные
расходы. Футеровка печи при вра-
щении находится в условиях час-
той смены температуры, что вызы-
вает образование в ней трещин и
быстрый выход из строя. Кроме того,
с целью уменьшения массы бараба-
на выполняют футеровку небольшой
толщины, что вызывает увеличение
теплопотерь и перерасход дополни-
тельного топлива на процесс обез-
вреживания.
Использование английской фир-
мой «Balfour» барабанных вращаю-
щихся печей для огневого обезвре-
живания жидких отходов, содержа-
щих легкоплавкие соли натрия, не
дало положительных результатов. В
печах Гродненского и Кемеровско-
го ПО «Азот» разрушалась футеров-
ка при контакте с расплавом кар-
боната натрия; зола содержала боль-
шое количество несгоревших орга-
нических веществ.
В то же время в технологичес-
ком отношении барабанные враща-
ющиеся печи являются наиболее
универсальными аппаратами для
сжигания крупнодисперсных отхо-
дов переменного состава и различ-
ной консистенции. Перспективно
применение их на централизован-
ных установках (станциях) совмест-
ного обезвреживания твердых и па-
стообразных отходов с одновремен-
ным использованием получаемой
теплоты для теплофикации, произ-
водства пара, выработки электро-
энергии.
Отечественной промышленнос-
тью серийно выпускаются двух-
опорные и многоопорные барабан-
ные вращающиеся печи, конструк-
ции которых приведены на рис. 4.16
и 4.17, а техническая характеристи-
ка печей — в табл. 4.6.
Многоподовые печи
Типовая схема многоподовой
печи приведена на рис. 4.18. Печь
представляет собой вертикальную
1005
1006
Таблица 4.6
Параметры и основные размеры (мм) двух-, трех- и четырехопорных печей с правым и левым
расположением привода
D L Максимальная нагрузка на опорную станцию, т Номер привода Li £« Li В в, А Аг Л} Ал As Аб Ai Н я> d о к о о г: о jg Масса, т
2200 (25000) — — 5000 15000 2 —
35000 100 1 2 4500 26000 13000 3000 4920 1710 1320 702 560 4560 970 1500 1300 570 25 2422 1432 54 16 3 115
2500 20000 63 1 2 4150 11700 — 4760 1640 1150 754 4460 820 1400 1350 22 2358 1945 45 2 90
(30000) — — 5000 20000 —
40000 125 1 2 30000 15000 3000 5160 1850 1420 754 600 4800 1030 1650 1350 570 28 2555 1495 54 20 3 142
3 604
2800 (35000) — — 4500 26000 13000 —
45000 160 4 5500 34000 17000 3000 5520 2140 1470 854 700 5180 1080 1850 1650 570 29 2731 1792 60 20 180
6 804
55000 125 4 5000 45000 15000 5420 854 5040 26 2671 54 4 210
6 804
3000 35000 5 4500 26000 13000 954 1700 30 2826 1912 22 3 181
7 904
45000 160 5 5500 34000 17000 5520 954 5180 39 2886 60 201
7 904
(60000) — — 6000 48000 16000 4 —
3200 50000 200 8 38000 19000 3000 6080 2220 1550 966 700 5700 1160 1900 1765 570 35 3098 1985 60 26 3 262
(60000) — — 48000 16000 4 —
3500 60000 200 8 3000 6080 2220 1550 1103 700 5700 1160 1940 1940 620 29 3271 2149 60 26 315
(70000) — — 5000 60000 20000 — —
"лава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 4.16. Барабанная вращающаяся двухопорная печь
Рис. 4.17. Барабанная вращающаяся многоопорная печь
цилиндрическую стальную камеру,
футерованную огнеупорными мате-
риалами и имеющую несколько го-
ризонтальных огнеупорных подов,
размещенных друг над другом.
Обычно используют многоподовые
печи диаметром от 1,5 до 9,0 м с
числом подов от 4 до 14. К проходя-
щему через всю печь центральному
валу над каждым подом прикреп-
лены радиальные мешалки — от
двух до четырех на под. Каждая ме-
шалка имеет несколько зубьев или
плугов, сгребающих осадок при вра-
щении мешалки. Осадок загружает-
ся у периферии верхнего пода, сгре-
бается к центру и опускается во вто-
рой под. Здесь он сгребается к от-
верстиям на периферии, через ко-
торые попадает на следующий под.
Чередующиеся (центральные и пе-
риферийные) отверстия подов и
встречное движение восходящего
газового потока и опускающегося
осадка обеспечивают контакт меж-
ду горячими дымовыми газами и
загружаемым осадком, что способ-
ствует полному сжиганию отхода.
Центральный вал чаще всего из-
готовляют из чугуна, внутри вала
размещена труба подачи холодного
воздуха. Нагретый воздух из верхней
части центрального вала обычно
направляется к самому нижнему
поду, где используется в качестве
дутья.
В многоподовой печи можно вы-
делить четыре зоны: первая (верх-
1007
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
Рис. 4.18. Схема многоподовой печи для
сжигания осадков сточных вод:
1 — вывод охлаждающего воздуха; 2 — зас-
лонка; 3 — ввод сжигаемого осадка; 4— скреб-
ковая мешалка, 5 — рециркуляционная труба;
6 — привод мешалки; 7 — воздуходувка пода-
чи охлаждающего воздуха, 8 — выход золы;
9 — выход отработанных газов; /— сжигае-
мый осадок: 11 — газы
ние поды) — зона высушивания,
где испаряется большая часть вла-
ги; вторая (средние поды) — зона
горения; в третьей зоне происходит
дожигание органических веществ в
шлаке; четвертая (нижние поды) —
зона охлаждения шлака воздухом.
Последовательность зон всегда не-
изменна, но число подов в каждой
зоне зависит от качества загружае-
мого отхода, конструкции печи и
условий процесса обезвреживания.
Когда теплота сгорания загружа-
емого осадка недостаточна для про-
текания автотермического процес-
са, в печь (ко всем подам или неко-
торым из них) вводят дополнитель-
ное топливо.
Температура отходящих из печи
газов изменяется в пределах 300—
650 °C и зависит от влажности осад-
ков и содержания в них горючих
веществ. Коэффициент избытка
воздуха в печи поддерживается рав-
ным 1,5.
За рубежом накоплен опыт экс-
плуатации многоподовых печей для
сжигания обезвоженных осадков
сточных- вод. В США эксплуатиру-
ется более 130 многоподовых печей.
Из действующих в Японии 200 пе-
чей для сжигания осадков около
половины — многоподовые. В г.
Шеффилд (Великобритания) эксп-
луатируется установка для сжигания
осадков с агрегатной нагрузкой
8,4 т/сут. Печь диаметром 6,75 м и
высотой 12 м имеет 9 подов. Темпе-
ратура отходящих газов составляет
650 °C. В г. Браунлаг (ФРГ) многопо-
довые печи диаметром 4,3 и высо-
той 9,1 м применяют для сжигания
обезвоженного на фильтр-прессе сы-
рого осадка влажностью 65—72 %.
Конструкции многоподовых пе-
чей для огневого обезвреживания
осадков сточных вод наиболее ак-
тивно разрабатывали фирмы «Lurgi»
(OPT),»Nichols Engineering and
Research Corp.» (США), «Tsukishima
Kikai Со.» (Япония) и др.
К недостаткам многоподовых
печей следует отнести низкие
удельные тепловые и массовые на-
грузки топочного объема, приводя-
щие к увеличению габаритов уста-
новки; плохой контакт окислителя
с частицами осадков (поскольку от-
работанные газы проходят не через
горящий слой отходов, а только над
медленно перемешивающимся сло-
ем); наличие вращающихся элемен-
тов в зоне высоких температур га-
1008
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
зов; необходимость применения
дорогостоящих жаростойких мате-
риалов для изготовления полого вала
и скребковых мешалок, подвергаю-
щихся воздействию высоких темпе-
ратур и коррозионной среды; не-
обходимость частой замены скреб-
ковых зубьев вследствие прогорания
их в местах погружения в горящий
слой осадков и механической по-
ломки; высокие капитальные и эк-
сплуатационные затраты.
Реакторы с псевдоожиженным
слоем
Для огневого обезвреживания
жидких, твердых и пастообразных
отходов применяют реакторы с
псевдоожиженным слоем. Основой
для разработки конструкций реак-
торов этого типа явились соответ-
ствующие аппараты, применяемые
в химической технологии. Принцип
работы реакторов с псевдоожижен-
ным слоем состоит в подаче горю-
чих газов (воздуха) через слой инерт-
ного материала (песок с размером
частиц 1—5 мм), поддерживаемого
колосниковой решеткой. При кри-
тической скорости потока газа
инертный слой переходит во взве-
шенное состояние, напоминающее
кипящую жидкость. Поступивший в
реактор отход интенсивно переме-
шивается с инертным слоем, при
этом существенно интенсифициру-
ется теплообмен.
Псевдоожижение слоя материа-
ла может быть осуществлено в ре-
акторах различных конструкций с
горизонтальными перфорированны-
ми перегородками, предназначенны-
ми для поддержания материала до
и после псевдоожижения, а также
для равномерного распределения
ожижающего агента по сечению ап-
парата (рис. 4.19). Реактор с псевдо-
ожиженным слоем для сжигания
осадков изготовляют диаметром от
2,7 до 9 м. Осадки подают в реактор
либо над слоем инертного носите-
ля (песка), либо непосредственно в
слой. Обычно осадки бытовых сточ-
ных вод подают в слой носителя.
Процессы в псевдоожиженном
слое проводят при температурах, не
приводящих к расплавлению или
спеканию реагирующих материалов.
В псевдоожиженном слое можно
сжигать битуминозные сланцы, бу-
рые угли с высоким содержанием
золы, углесодержащие остатки пос-
ле сгорания и -т. п. Интенсивное пе-
ремешивание частиц при сжигании
Рис. 4.19. Схема реактора с псевдоожижен-
ным слоем:
1 — воздух для псевдоожижения; 2 — твер-
дый продукт; 3 — слой инертного носителя
(песок) в твердой фазе; 4 — граница псевдо-
ожиженного слоя; 5 — корпус; 6 — унос золы;
7— поток загружаемых отходов; 8— загрузка
отходов; 9— отходящие газы; 10 — сепаратор;
11 — возврат пыли; 12 — решетка
1009
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
топлива в таких реакторах обеспе-
чивает высокую теплопередачу меж-
ду слоем и поверхностями нагрева,
погруженными в слой, что приво-
дит к уменьшению габаритов кот-
лоагрегата. Для связывания оксидов
серы в псевдоожиженный слой до-
бавляют известняк или доломит, в
результате чего образуется нейтраль-
ный сульфат кальция. На рис. 4.20 и
4.21 приведены схемы установок с
реакторами псевдоожиженного слоя
фирмы «Lurgi».
Целесообразность сжигания
осадков сточных вод методом псев-
доожижения следует определять с
учетом его достоинств и недостат-
ков. К основным достоинствам ме-
тода относятся: интенсивное пере-
мешивание твердой фазы, приводя-
щее практически к полному вырав-
ниванию температур, концентрации
и других параметров по объему
псевдоожиженного слоя; благопри-
Вода
Вода
Песок
Топливо
Дымовые
газы
Подогретый
воздух
Вторичный
/ воздух
Отходы
Дополни-
тельное^ в
топливо 1
Рис. 4.20. Схема установки фирмы «Luigi» с
реактором псевдоожиженного слоя
Рис. 4 21. Схема реактора с псевдоожижен-
ным слоем и предварительной подсушкой
шламов фирмы «Lurgi»:
1 — топка; 2 — кипящий слой; 3 — камера
горения; 4 — зоны распределения шлама; 5 —
узел подачи и выгрузки инертного носителя;
6 — контур циркуляции дымовых газов; 7 —
подогреватель воздуха; 8 — камера дожига-
ния; В — воздух, Д. г. — дымовые газы; Т —
топливо
ятные гидродинамические условия,
определяемые повышенной относи-
тельной скоростью газа; развитая
поверхность частиц осадков, обес-
печивающая достаточно высокую
удельную производительность слоя;
небольшое гидравлическое сопро-
тивление слоя; возможность исполь-
зования довольно крупных частиц
осадков; отсутствие движущихся и
вращающихся частей; сравнительно
простое устройство реактора и воз-
можность автоматизации процесса
обезвреживания.
К наиболее существенным недо-
статкам метода псевдоожижения
осадков относятся: неравномерность
1010
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
времени пребывания в слое обра-
батываемых частиц твердой фазы
(например, в равной степени воз-
можны проскок частиц и их нахож-
дение в слое дольше среднестатис-
тического времени пребывания);
возможность слипания и спекания
твердых частиц; необходимость ус-
тановки мощных пылеулавливаю-
щих устройств на выходе дымовых
газов из слоя, особенно при разно-
образном гранулометрическом со-
ставе твердой фазы; необходимость
во многих случаях подогрева ожи-
жающего агента и установки реку-
ператоров из легированных сталей;
ограниченность рабочих скоростей
ожижающего агента пределами, со-
ответствующими началу псевдоожи-
жения твердой фазы и ее уносу из
слоя.
Циклонные и комбинированные ре-
акторы
Наиболее эффективными уни-
версальными реакторами для огне-
вого обезвреживания промышлен-
ных отходов являются циклонные
реакторы. Их достоинства обуслов-
лены, главным образом, аэродина-
мическими особенностями (вихре-
вой структурой газового потока),
обеспечивающими высокую интен-
сивность и устойчивость процесса
сжигания топлива с очень малыми
тепловыми потерями при мини-
мальных избытках воздуха, а также
наиболее благоприятные условия
тепло- и массообмена между газо-
вой средой и каплями (частицами)
отхода вследствие больших относи-
тельных скоростей и высокой сте-
пени турбулентности. Все это позво-
ляет создавать малогабаритные ре-
акторы с удельными нагрузками, в
десятки раз превышающими нагруз-
ки барабанных, многоподовых,
шахтных и других печей.
Небольшие габариты циклонных
реакторов и эффективная центро-
бежная сепарация позволяют ис-
пользовать водоохлаждаемую гар-
ниссажную футеровку взамен кир-
пичной. Это дает возможность, во-
первых, обезвреживать сильно ми-
нерализованные отходы с улавли-
ванием подавляющего количества
(80—90 %) минеральных веществ и
выпуском их из реактора в виде рас-
плава и, во-вторых, длительное вре-
мя эксплуатировать реактор без су-
щественного увеличения теплопо-
терь в окружающую среду.
В реакторе, представленном на
рис. 4.22, по существу, совмещены
циклонный и слоевой принципы
организации огнетехнического про-
цесса.
Рис. 4.22. Циклонный реактор фирмы
«Lucas» (Великобритания) для сжигания
пастообразных осадков сточных вод:
1 — вращающийся под; 2 — отверстие для
выпуска шлака; 3 — отклоняющее устройство;
4— ввод осадков; 5 — ввод топлива и воздуха
1011
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
Использование циклонных реак-
торов, разработанных для ликвида-
ции сточных вод, при обезврежива-
нии жидких шламов, суспензий,
пульп возможно в случае замены
механических форсуночных уст-
ройств пневматическими (в том чис-
ле акустическими) или ротацион-
ными распылителями, характеризу-
ющимися достаточно большими
проходными сечениями. Циклон-
ный реактор в этом случае может
быть вертикального или горизон-
тального типа.
Американскими фирмами
«General Electric Со.» и «Dorr-Oliver
Inc.» разработаны циклонные реак-
торы для сжигания диспергирован-
ных твердых отходов и пастообраз-
ных осадков сточных вод. Поток
смеси распыленных отходов с воз-
духом подводится в горизонтальный
циклонный реактор (рис. 4.23), где
органические вещества сгорают, а
минеральные примеси выносятся
дымовыми газами и частично улав-
ливаются в циклонном сепараторе.
Рис. 4.23. Схема горизонтального циклон-
ного реактора фирмы «General Electric
Со.» (США) для сжигания твердых пыле-
видных отходов:
1 — камера сгорания; 2 — кожух; 3 — огне-
упорные материалы; 4— штуцер подвода мате-
риала; 5 — горелка; 6— воздушная камера;
7 — трубопровод; 8 — вентилятор; 9 — дымо-
вая труба
Рис. 4.24. Схема циклонного реактора для
огневого обезвреживания пастообразных
осадков:
1— питатель-распылитель: 2— камера сгора-
ния; 3— пережим; 4 — газоход; 5 — горелка
дополнительного топлива; Т — топливо; В —
воздух; Д. г. — дымовые газы
Для снижения габаритов реак-
тора НПО «Техэнергохимпром» раз-
работало реактор для сжигания
осадков во встречных соударяющих-
ся струях газовзвеси. Диспергиро-
ванные осадки с помощью питате-
лей-распылителей вводят по оси
циклонного реактора 2 (рис. 4.24)
двумя прямолинейными потоками
навстречу друг другу. Каждый из
встречных потоков по ходу в реак-
торе подсушивается, прогревается и
проходит в зону столкновения по-
токов полностью подготовленным
для сжигания. В этой зоне (пример-
но в сечении пережима) частицы
осадков обладают минимальной
кинетической энергией вследствие
потерь ее при движении частиц
вдоль печи и в результате столкно-
вения частиц противоположных
потоков. В зону столкновения по-
токов тангенциально к окружности
реактора с помощью горелок 5 по-
ступает топливовоздушная смесь и
здесь сгорает. Вихревой поток про-
дуктов сгорания топлива подхваты-
вает горящие частицы пастообраз-
ных осадков и уносит их, перемс-
1012
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
щая от периферии реактора к зо-
нам подачи. Продукты сгорания
выбрасываются из реактора по тан-
генциальным каналам. Наиболее
крупные частицы, кинетическая
энергия которых достаточна, чтобы
они прошли без задержки зону стол-
кновения, также попадают в вихре-
вой поток продуктов сгорания, пе-
ремещаются с ним в зону ввода про-
тивоположного потока осадков и
сгорают.
4.3. Плазменные установки
Плазменный метод применяют
для обезвреживания жидких и га-
зообразных отходов двумя путями:
плазмохимической ликвидацией
особо опасных высокотоксичных
отходов; плазмохимической перера-
боткой отходов с целью получения
товарных продуктов.
Особо токсичные, канцероген-
ные и другие опасные отходы, на
которые установлены жесткие нор-
мы ПДК в воздухе, воде и почве,
могут подвергаться обезвреживанию
в плазме. При температурах выше
4000 ’С за счет энергии электричес-
кой дуги в плазмотроне молекулы
кислорода и отходов расщепляют-
ся на атомы, радикалы, электроны
и положительные ионы. При осты-
вании в плазме протекают реакции
с образованием простых соединений
СО2, Н2О, НС1, HF, Р4О10 и др. Сте-
пень разложения полихлорбифени-
лов, метилбромида, фенилртутьаце-
тата, хлор- и фосфорсодержащих
пестицидов, полиароматических
красителей достигает 99,9998 %. Ис-
пытания, включающие деструкцию
смесей СС14 с метилэтилкетоном и
водой и деструкцию трансформатор-
ного масла, содержащего 13—18 %
полихлорированных бифенилов и
столько же трихлорбензола, показа-
ли, что эффективность уничтожения
хлорсодержащих компонентов пре-
высила 99,99995 %. Отходящие из
плазмохимического реактора газы
перед выбросом в атмосферу необ-
ходимо очищать от кислот и ангид-
ридов известными способами.
Высокая степень разложения
указанных веществ может быть до-
стигнута и при огневом обезврежи-
вании отходов в окислительной сре-
де. Высокие затраты энергии и
сложность проблем, связанных с
плазмохимической технологией,
предопределяют ее применение для
ликвидации только тех отходов, ог-
невое обезвреживание которых не
удовлетворяет экологическим тре-
бованиям.
Более перспективно применение
плазменного метода для переработ-
ки отходов в восстановительной сре-
де с целью получения ценных то-
варных продуктов. В России разра-
ботан и доведен до стадии опытно-
промышленных испытаний пиролиз
жидких хлорорганических отходов
в низкотемпературной восстанови-
тельной плазме, позволяющий по-
лучать ацетилен, этилен, хлороводо-
род и продукты на их основе. Полу-
чение этилена и ацетилена из жид-
ких органических отходов возмож-
но и без применения плазменной
технологии — путем пиролиза от-
ходов в потоке продуктов неполно-
го сгорания топлива в кислороде
при температурах до 1800 °C.
При использовании водородно-
го плазмотрона для переработки
фторхлорорганических отходов уда-
ется получать газы, содержащие до
95—98 % (масс.) НС1 и HF, что
1013
Глава 4. Оборудование для термических методов переработки отходов
обеспечивает получение кислот
любой концентрации. При огневом
обезвреживании этих отходов высо-
кую концентрацию кислот получить
не удается (ввиду забалластирован-
ности выходящих из реактора газов
продуктами сгорания топлива.
Принципиальная схема плазмен-
ного агрегата для переработки жид-
ких хлорорганических отходов пред-
ставлена на рис. 4.25. Плазмообразу-
ющий газ (водород, азотоводородная
смесь и др.) нагревается электри-
ческой дугой в плазмотроне 1 до
4000—5000 К. Образующаяся низко-
температурная плазма из сопла
плазмотрона поступает в плазмохи-
мический реактор 2, куда форсун-
ками впрыскиваются хлороргани-
ческие отходы. При смешении от-
ходов с плазмой происходит их ис-
парение, термическое разложение
(пиролиз) с получением олефино-
вых углеводородов, хлороводорода и
технического углерода (сажи). Пи-
ролизный газ подвергают скорост-
ной закалке в закалочном устрой-
Плазмообразу-r- г
ющий газ < 'х
Отходы
Техниче-
ская вода
Пиролизный
газ
Рис. 4.25. Схема плазменного агрегата:
/— плазмотрон; 2— плазмохимический реак-
тор; 3 — закалочное устройство; 4— источник
электропитания
стве 3, а затем охлаждают, очищают
от сажи, осуществляют селективную
очистку от гомологов ацетилена и
углеводородов С3 и С4. Очищенный
газ направляют на синтез хлорор-
ганических продуктов. Процесс яв-
ляется замкнутым, безотходным, рен-
табельным. Экономический эффект
заключается в снижении себестои-
мости получаемых продуктов за счет
использования неутилизируемых
отходов.
Плазменный процесс переработ-
ки отходов заключается в «управ-
ляемом окислении бытового мусо-
ра на поверхности шлакового рас-
плава в зоне действия плазменных
струй с переводом компонентов от-
ходов в металлический и шлаковый
расплавы и газовую фазу». При этом,
выходящие газы окисляются и со-
стоят «в основном из СО, Н2О и N2
(при окислении воздухом или кис-
лородом)». А сам процесс переработ-
ки ведется в зоне действия плазмен-
ных струй с добавкой необходимо-
го количества кислорода, «расход
которого регулируется по анализу
отходящих из печи газов на СО, а
также в потоке смеси плазмообра-
зующего и выделяющихся при пи-
ролизе газов на поверхности распла-
ва (при t - 1500 — 1600 ’С)».
Предлагаемая технологическая
схема переработки отходов, пред-
ставленная на рис. 4.26, включает аг-
регат для их газификации (плазмо-
газогенератор) и другое вспомога-
тельное оборудование. Тепловая
энергия в газогенератор подводит-
ся с помощью дуговых плазмотро-
нов струйного типа плазмоэлектрод-
ной системы, обеспечивающих рас-
плавление непиролизуемых компо-
нентов и жидкое удаление шлака.
1014
Часть IX. Основное оборудование для переработки твердых отходов
Рис. 4.26. Аппаратно-технологическая схема плазменного способа переработки быто-
вых отходов:
1 — печь; 2 — циклон; 3— теплообменники; 4— компрессор; 5 — рессивер; 6— электрогенера-
тор; 7 — газотурбинный двигатель; 8— скруббер; 9 — дымосос; 10— дымовая труба; // — выход
жидкого шлака; 12— выход жидкого металла
1015
Список источников информации
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
1. Закон Российской Федерации «Об охране окружающей природной
среды». — М.: Республика, 1992. — 48 с.
2. Закон Российской Федерации «Об отходах производства и потреб-
ления». — М.: Республика, 1992. — 48 с.
3. Закон Российской Федерации «О санитарно-эпидемиологическом
благополучии населения». — М.: Республика, 1991. — 40 с.
4. Постановление Правительства РФ от 03.08.92 г., № 545 «Об утвержде-
нии порядка разработки и утверждения экологических нормативов выб-
росов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду, лимитов
использования природных ресурсов, размещения отходов». — 8 с.
5. Временные правила охраны окружающей среды от отходов производ-
ства и потребления в Российской Федерации. — М.: Минприроды, 1994. —
80 с.
6. СНиП 1.02.01—85 «Инструкция о составе, порядке разработки, согла-
сования и утверждения проектной документации на строительство пред-
приятий, зданий, сооружений.
7. Адамов А.П., Жихарев А.С. Расчет выпарной установки. М.: МИХМ, —
1981.-24 с.
8. Бекин Н.Г. Расчет технологических параметров и оборудования для
переработки резиновых смесей в изделия. Л.: Химия, 1987. — 272 с.
9. Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезврежи-
вание промышленных отходов. М.: Химия, — 1990. — 304 с.
10. Беспамятнов Г.П. и др. Термические методы обезвреживания про-
мышленных отходов. Л.: Химия, — 1969. — 112 с.
11. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентра-
ции химических веществ в окружающей среде. Справочник. Л.: Химия, —
1985.-528 с.
12. Бобович Б.Б., Девяткин В.В. Переработка отходов производства и
потребления. М.: Интермет Инжиниринг, 2000. — 496 с.
13. Бондарева Т.П. Экология химических производств. М.: МИХМ,— 1986. —
92 с.
1016
Список источников информации
14. Быстров Г.А., Гальперин В.М., Титов Б.П. Обезвреживание и ути-
лизация отходов в производстве пластмасс. Л.: Химия, 1982. — 264 с.
15. Вавельский М.М., Чебан Ю.М. Защита окружающей среды от хими-
ческих выбросов промышленных предприятий. Кишинев.: Штиинца, —
1990. - 200 с.
16. Веригин Л.Н., Щупляк И.А., Михалев М.Ф. Кристаллизация в диспер-
сных системах. Инженерные методы расчета. Л.: Химия, — 1986. — 248 с.
17. Вторичные материальные ресурсы цветной металлургии. Справоч-
ник. Под ред. Ю.П. Купрякова М.: Экономика, 1984. — 152 с.
18. Вторичное использование полимерных материалов. Под ред. Е.Г. Лю-
бешкиной. М.: Химия, 1985. — 280 с.
19. Галустов В.С. Прямоточные распылительные аппараты в теплоэнер-
гетике. М.: Энергоатомиздат, — 1989. — 240 с.
20. Гришаев И.Г., Назаров В.И. Оборудование для механических про-
цессов химической технологии. М.: МИХМ, 1989. — 88 с.
21. Гришаев И.Г., Федюшкин Б.Ф., Назаров В.И. Производство прессо-
ванных минеральных удобрений. М.: НИИТЭХИМ, 1989. — 44 с.
22. Гюнтер Л.И., Гольдфарб Л.Л. Метантенки. М.: Стройиздат, 1991. — 128 с.
23. Евилевич А.З., Евилевич М.А. Утилизация осадков сточных вод. Л.:
Стройиздат, 1988. — 248 с.
24. Исмаилов М.Ш. Проектирование и эксплуатация промышленных
печей. М.: Химия. 1969. — 129 с.
25. Классен П.В., Гришаев И.Г., Шомин И.П. Гранулирование. М.: Хи-
мия, 1991. — 240 с.
26. Кольман-Иванов Э.Э. Таблетирование в химической промышлен-
ности. М.: Химия, 1976. — 200 с.
27. Кольман-Иванов Э.Э., Салазкин К.А. Таблеточные машины. М.: Ма-
шиностроение, 1966 — 244 с.
28. Ксенофонтов Б.С. Очистка сточных вод: флотация и сгущение осад-
ков. М.: Химия, — 1992. — 144 с.
29. Кутепов А.М., Бондарева Т.Н., Беренгартен М.Г. Общая химическая
технология. М.: Высшая школа, — 1985. — 448 с.
30. Лукач Ю.Е., Рябинин Д.Д., Метлов Б.Н. Валковые машины для пере-
работки пластмасс и резиновых смесей. М.: Машиностроение, 1967. — 296 с.
31. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.:
Машиностроение, 1973. — 216 с.
32. Машины и аппараты химических производств. Примеры и задачи.
Под общ. ред. В.Н.Соколова. Л.: Машиностроение, — 1982. — 384 с.
33. Назаров В.И., Мелконян Р.Г., Калыгин В.Г. Техника уплотнения сте-
кольных шихт. М.: Легпромбытиздат, 1985. — 128 с.
34. Назаров В.И., Чехов О.С. Оборудование для гранулирования фосфо-
росодержащих минеральных удобрений. М.: МИХМ, 1986. — 56 с.
35. Найденко В.В., Губанов Л.Н. Очистка и утилизация промстоков галь-
ванического производства. Н.Новгород.: Деком, — 1999. — 368 с.
36. Наркевич И.П., Печковский В.В. Утилизация и ликвидация отходов
в технологии неорганических веществ. М.: Химия, 1984. — 240 с.
1017
Список источников информации
37. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология.
М.: МГУИЭ, - 2000. - 504 с.
38. Обработка и утилизация осадков сточных вод. Изд. 2-е. Под ред.
В.И. Аксенова. Челябинск.: Изд. «Восточные ворота», 2002. — 58 с.
39. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. Учеб-
ник в 2-х кн. Под ред. В.Г. Айнштейна. М.: Логос-Высшая школа, — 2002.
Кн.1 -912 с., кн. 2-872 с.
40. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по
проектированию. Изд. 2-е. Под ред. Ю.И. Дытнерского М.: Химия, — 1991. — 496 с.
41. Пальгунов П.П., Сумароков М.В. Утилизация промышленных отхо-
дов. М.: Стройиздат, 1990. — 352 с.
42. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической
и нефтехимической технологии. М.: Химия, — 1987. — 496 с.
43. Поникаров И.И. и др. Машины и аппараты химических производств.
М.: Машиностроение, — 1989. — 368 с.
44. Пономарев В.Г., Иоакимис Э.Г., Монгайт И.Л. Очистка сточных вод
нефтеперерабатывающих заводов. М.: Химия, — 1985. — 256 с.
45. Порошин В.В., Давыдов Т.В., Колесников В.А. Дробильно-размоль-
ное оборудование. Алма-Ата.: Мектеп, 1984. — 186 с.
46. Примеры и задачи по курсу «Машины и аппараты химических про-
изводств». Под ред. В.М. Ульянова. Н.Новгород, НГТУ, 2003. — 356 с.
47. Процессы и аппараты химической технологии. Справочник. Том 2.
Под ред. А.М. Кутепова. М.: Логос, — 2001. — 600 с.
48. Пурим В.Р. Бытовые отходы. Теория горения. Обезвреживание. Топ-
ливо для энергетики. М.: Энергоатомиздат, 2002. — 112 с.
49. Равич Б.М. и др. Комплексное использование сырья и отходов. М.:
Химия, 1988. — 288 с.
50. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы
экологической безопасности. Калуга: Изд. Н. Бочкаревой, — 2000. — 800 с.
51. Родионов А.И. и др. Оборудование, сооружения, основы проектиро-
вания химико-технологических процессов защиты биосферы от промыш-
ленных выбросов. М.: Химия, — 1985. — 352 с.
52. Сборник удельных показателей образования отходов производства
и потребления. М.: Госкомэкология, 1999. — 65 с.
53. Систер В.Г. и др. Твердые бытовые отходы (сбор, транспорт и обез-
вреживание). Справочник. М.: АКХ им. К.Д. Памфилова, 2001. — 316 с.
54. Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы. Под
ред. О.С. Богданова. Изд. 2-е. М.: Недра, 1982. — 366 с.
55. Справочник по обогащению руд. Основные процессы. Под ред.
О.С. Богданова. Изд. 2-е. М.: Недра, — 1983. — 381 с.
56. Сапожников М.Я., Дроздов Н.Е. Справочник по оборудованию заво-
дов строительных материалов. Изд. 3-е. М.: Стройиздат, 1970. — 488 с.
57. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и про-
мышленных предприятий. Под ред. В.Н. Самохина Изд. 2-е. М.: Стройиздат, —
1981.-639 с.
1018
Список источников информации
58. Тимонин А.С. Основы расчета и конструирования химико-технологи-
ческого и природоохранного оборудования. Справочник в 3-х томах. Том 2.
Изд. 2-е, Калуга. Изд. Н. Бочкаревой, — 2002. — 996 с.
59. Тимонин А.С. и др. Расчет барабанной сушилки. М.: МИХМ, 1988. — 44 с.
60. Ульянов В.М. Экология. Нижний Новгород. НГТУ, — 2000. — 175 с.
61. Ульянов В.М. и др. Поливинилхлорид. М.: Химия, — 1992. — 288 с.
62. Черепанов К.А. и др. Утилизация вторичных материалов в металлур-
гии. М.: Металлургия, 1994. — 224 с.
63. Шеин В.С., Ермаков В.И., Нохрин Ю.Г. Обезвреживание и утили-
зация выбросов и отходов при производстве и переработке эластомеров.
М.: Химия, 1987. - 271 с.
64. Штарке Л. Использование промышленных и бытовых отходов пласт-
масс. Пер. с нем. Под ред. В.А. Брагинского. Л.: Химия, 1987. — 176 с.
1019
Справочное издание
Александр Семенович Тимонин
ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК
Том 3
Лицензия ИД 06130 от 26.10.01
выдана Министерством РФ по делам печати,
телерадиовещания и средств массовых коммуникаций.
Подписано в печать 15.08.2003. Формат 70X100 */16.
Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс».
Объем 64 пл. Тираж 1000 экз. Заказ №
Издательство научной литературы Н.Ф. Бочкаревой
248000, г. Калуга, ул. Королева, 49-24,
тел.: (0842) 547-107.
Отпечатано с готовых диапозитивов в ИПП «Гриф и К°»,
г. Тула, ул Октябрьская, 81-Л