КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Физико-химические методы переработки
Переработка твердых отходов «В химии нет отходов, а есть неиспользованное сырьё» Д.И. Менделеева. Утилизация твердых отходов в большинстве случаев приводит к необходимости либо их разделения на компоненты (в процессах очистки, обогащения, извлечения ценных составляющих) с последующей переработкой сепарированных материалов различными методами, либо придания им определенного вида, обеспечивающего саму возможность утилизации отходов ВМР. Твёрдые отходы необходимо либо разделить на составляющие их компоненты и в дальнейшем перерабатывать каждый компонент по соответствующему методу, либо придать ему определённый вид с целью его использования в самом процессе утилизации. Рассмотрим несколько способов. Дробление. Активность химических и биохимических процессов возрастает с увеличением поверхности взаимодействия с реагентами. Для получения материала определённой фракции используют дробление. Этот процесс применяют при переработке отходов вскрыши (открытые разработки полезных ископаемых) отвальных шлаков металлургических предприятий, вышедших из употребления резиновых технических изделий, отвалов галита и фосфогипса, отходов древесины, некоторых пластмасс, стройматериалов и др. Крупность дробления — 5 мм. Для дробления большинства видов твёрдых отходов используют щековые, конусные, валковые, роторные дробилки и др. Для разделки очень крупных агломератов отходов применяют копровые механизмы, механические ножницы, дисковые пилы, ленточно-шильные станки и др. Выбор типа дробилки производят с учётом прочности, упругости, крупности материала. Измельчение. Метод измельчения используют при необходимости получения из кусковых отходов зерновых и мелкодисперсных фракций крупностью < 5 мм. Используются при переработки отвалов вскрыш, открытых разработках полезных ископаемых, вышедших из строя строительных конструкций и изделий, некоторые виды смешанного лома изделий из черных и1 цветных металлов, топливных и металлических шлаков, отходов углеобогащения, производственных шламов, пластмасс, пиритных огарков, фосфогипса и т.д. При этом используют в основном такие агрегаты, как стержневые, шаровые, ножевые мельницы. Измельчение некоторых типов отходов пластмасс и резиновых технических изделий проводят при низких температурах.
Барабанные, стержневые и шаровые мельницы используют 'как для сухого, так и для мокрого помола. Классификация и сортировка. Эти процессы используют для разделения твёрдых отходов на фракции по крупности. Они включают методы грохочения (рассева) кусков перерабатываемого материала на их разделение под действием гравитационно-инерционных и гравитационно-центробежных сил. Эти методы широко применяют в качестве самостоятельных и вспомогательных при переработке твёрдых отходов. Когда классификация имеет самостоятельное значение называют сортировка, т.е. вы получаете ту или иную фракцию материала в виде готового продукта. Грохочение — процесс разделение на классы по крупности различных по размерам кусков. Для этого используют колосниковые решётки, штампованные решета, проволочные сетки и щелевидные сита. Это грохоты: неподвижные колосниковые, волновые, барабанные вращающиеся, дуговые, ударные, плоские качающиеся, полувибрационные, вибрационные и т.д. Окускование. Существует и обратная задача — укрупнение мелкодисперсных частиц. Она объединяет различные гранулирования, таблетирования, брикетирования и высокотемпературные агломерация. Их используют при переработки в строительные материалы отвальных пород в процессе утилизации фосфогипса, в с/х, цементной промышленности, при подготовке к переплавке мелкокусковых и дисперсных отходов чёрных и цветных металлов, в процессах утилизации пластмасс, саж, пылей, древесной мелочи, при переработке шлаковых расплавов в металлургических производствах и т.д. и т.п.
Гранулирование. Методы гранулирования охватывают большую группу процессов формирования агрегатов шарообразной или цилиндрической формы из порошков, паст, расплавов или растворов перерабатываемых материалов. Гранулирование порошкообразных материалов скатыванием проводят в барабанных, тарельчатых, центробежных, лопастных, т.е. ротационных грануляторах, а также и в вибрационных. Производительность этих аппаратов и характеристики гранулятов зависят от свойств исходных материалов, от технологических и конструктивных факторов. Барабанные грануляторы характеризуются большой производительностью, простотой конструкции, надёжностью, но на них нельзя получить гранулят узкого фракционного состава. С этой целью чаще используют тарельчатые грануляторы окатывания. Недостаток — высокая чувствительность к содержанию жидкой фазы в исходном материале. Гранулирование порошков прессованием характеризуется промежуточной стадией упругопластического сжатия, т.е. частицы в процессе грануляции испытывают давление и нагревание в результате чего образуются коагуляционные структуры, способные к быстрому переходу в кристаллизационную. Прессовое гранулирование проводят в валковых и таблеточных машинах различной конструкции, червячных и ленточных прессах, дисковых экструдерах и других механизмах. Используют таблеточные машины, принцип действия которых основан на прессовании дозируемых в матричные каналы порошков пуансонами. Используют червячные прессы (экструдеры различной конструкции). Рабочими элементами у них являются червяки (шнеки) или валки, пластицирующие перерабатываемый материал и продавливающие его через перфорированную решётку. Брикетирование. Используют с целью компактности и удобства транспортировки отходов. Брикетирование дисперсных материалов проводят без связующего при давлениях прессовании > 80 МПа и с добавками связующего при давлении 15-26 МПа. На процесс брикетирования существенное влияние оказывает состав, влажность и крупность материала, температура, удельное давление и продолжительность прессования. Перед брикетированием материал подвергается грохочению, дроблению, сушке, охлаждению и другим подготовительным операциям. Применяются штемпельные, вальцовые, кольцевые прессы.
Высокотемпературная агломерация. Используется при переработке пылей, окалины, шлаков, мелочи рудного сырья в металлургических производствах, пиритных огарков и др. железосодержащих отходов. Для проведения агломерации приготовляют шихту, включающую твёрдое топливо, (6–7 % коксовой мелочи) и другие компоненты. Увлажнённую, шихту размещают на движущихся тележках агломерационной машины. Процесс спекания минеральных компонентов шихты происходит при температуре 1100-1600 °С, т.е. температура горения твёрдого топлива. Спечённый агломерат дробят до крупности 100–150 мм валковых дробилках, продукт подвергают грохочению и последующему охлаждению. Фракцию ~ 8 мм (30–35 %) возвращают на агломерацию. Термическая обработка. Включает различные приемы пиролиза (отходы пластмасс, древесины, резиновых технических изделий, шлаков нефтепереработки), переплава (отвальные металлургические шлаки, отходы термопласта, металлолома), обжига (пиритные огарки, шлаки цветной металлургии, железосодержащие шлаки, пыли) и огневого обезвреживания (сжигания), многих видов отходов на органической основе.
Физико-химическое выделение компонентов
Выщелачивание (экстрагирование). Его используют в практике переработки отходов горнодобывающей промышленности, металлургических и горных шлаков, топливных шлаков, пиритных огарков, древесных и др. Метод основан на извлечении одного или нескольких компонентов из комплексного твёрдого материала путём его избирательного растворения в жидкости ― экстрагенте. Различают: 1)простое растворение (целевой компонент извлекается в раствор в составе, присутствующего в исходном материале соединения;
2)выщелачивание с химической реакцией ― целевой компонент, находится в исходном материале в составе малорастворимого соединения, переходит в хорошо растворимую форму. При выборе экстрагента к нему предъявляются такие требования как: селективность, величины коэффициента распределения и диффузии, плотности, горючести, коррозионной активности, токсичности и др. Процесс выщелачивания зависит от концентрации экстрагента, размера и пористости зерен, обрабатываемого материала, интенсивности гидродинамики и др., температура, наложение различных силовых полей и других, электрическое, электромагнитное, ультразвуковое, центробежные силы и даже микроорганизмы. Процессы экстракции могут быть периодическими и непрерывными. Периодические процессы проводят настаиванием или вытеснением, непрерывное экстрагирование проводят путём многоступенчатого контакта прямоточным, противоточным и комбинированным способом. Растворение. Метод заключается в реализации гетерогенного взаимодействия между жидкостью и твёрдым веществом, при этом твёрдое вещество переходит в раствор. Процессы растворения осуществляют в аппаратах периодического действия в стационарном слое частиц или с перемешиванием и непрерывного действия. Кристаллизация. При переработке твёрдых отходов используют выделение твёрдой фазы в виде кристаллов из них, растворов, расплавов или паров. Чтобы наиболее рационально выбрать способ проведения кристаллизации используют диаграммы состояния растворов. Скорость процесса кристаллизации зависит от степени пересыщения раствора, температуры, интенсивности перемешивания, содержания примесей и т.д. Пересыщение раствора можно достигнуть двумя способами: охлаждением насыщенных растворов (изогидрическая кристаллизация) и удалением части растворителя путём выпаривания (изотермическая кристаллизация). Иногда используют кристаллизацию высаливанием (введение в раствор веществ, понижающих растворимость соли), вымораживанием (охлаждением растворов до отрицательных температур с выделением кристаллов соли или их концентрирование с удалением части растворителя в виде льда) и др. способы. Осуществляют в аппаратах различной конструкции. В зависимости от состава отходов и их физико-химических свойств, а также механических свойств первоначально необходимо определить: ― метод разделения фаз; ― способ выделения отдельных компонентов; ― необходимость химической или биохимической обработки; ― возможность их удаления' без предварительной обработки. Как правило, используют сочетание способов обработки.
Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 2815; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |