Для тех промышленных отходов, утилизация которых не связана с необходимостью проведения фазовых превращений или воздействия химических реагентов, но которые не могут быть использованы непосредственно, применяются два вида механической обработки: измельчение или компактирование (прессование). Это в равной степени относится к отходам как органического, так и неорганического происхождения. После измельчения, за которым может следовать фракционирование, отходы превращаются в продукты, готовые для дальнейшего использования. Твердый материал можно разрушить и измельчить до частиц желаемого размера раздавливанием, раскалыванием, разламыванием, резанием, распиливанием, истиранием и различными комбинациями этих способов. Классификация основного оборудования для измельчения твердых продуктов следующая: · · измельчители раскалывающего и разламывающего действия - щековые, конусные, зубовалковые и другие дробилки; · · измельчители раздавливающего действия -- гладковалковые дробилки, ролико-кольцевые, вертикальные, горизонтальные и другие мельницы; · · измельчители истирающе-раздавливающего действия --гнерковые измельчители, бегуны, катково-тарельчатые, шаро-кольцевые, бисерные и другие мельницы; · · измельчители ударного действия -- молотковые измельчители, бильные, шахтные мельницы, дезинтеграторы и дисмебраторы, центробежные, барабанные, газоструйные мельницы; · · ударно-истирающие и коллоидные измельчители — вибрационные, планетарные, виброкавитационные и прочие мельницы; реактроны; · · прочие измельчители (пуансоны, пилы и т.д.). По размеру кусков исходного сырья и конечного продукта измельчение условно делят на несколько классов, исходя из которых выбирают измельчающее оборудование. Приблизительная характеристика принятой классификации измельчения приведена в табл. 2.2.
2.2. Классификация методов измельчения Класс измельчения Размер кусков до измельчения, мм Размер кусков после измельчения,мм Дробление крупное 1000 250 среднее 250 20 мелкое 20 1-5 Помол грубый 1-5 0,1-0,04 средний 0,1-0,04 0,005-0,015 тонкий 0,1-0,02 0,001-0,005 коллоидный -0,1 -0,001
В СССР и за рубежом для измельчения промышленных и бытовых отходов применяют различные измельчители, работающие по принципам, описанным выше. Их можно классифицировать по следующим признакам: конструкция и частота вращения рабочих органов; вид разрушающей нагрузки, линейные размеры частиц до и после дробления. Естественно, что в процессе утилизации отходов главным является последний признак, определяющий конструкцию рабочих органов, частоту вращения и вид разрушающей нагрузки, т.е. конструкцию дробилки. При выборе тех или иных измельчителей необходимо учитывать ряд факторов, главными из которых являются вид и характер отходов, их размеры и количество, необходимая степень измельчения и конечный размер дробленого материала, особые свойства измельчаемых отходов. Иногда, если необходимо измельчить очень крупные отходы, их предварительно режут, используя дисковые пилы и ленточнопильные станки на более мелкие куски, которые могут быть далее измельчены на стандартном оборудовании вплоть до самой тонкой фракции помола. Например, для переработки кусковых отходов лесопиления и деревообработки в технологическую щепу используются рубильные машины следующих марок: МРН-25 - производительность 25 плотных м3/ч, проходное сечение загрузочного патрона 250х250 мм; диаметр диска 1270 мм; частота вращения диска 740 мин--1; число ножей 16; мощность электродвигателя 75 кВт (щепа предназначается для целлюлозно-бумажного производства); МРН-30 Н — производительность 30 плотных м3/ч; максимальный размер поперечного сечения камеры 220 мм при длине до 1600 мм; диаметр диска 1270 мм; частота вращения диска 740 мин-1; мощность электродвигателя 8,9 кВт; машина предназначена для переработки короткомерных отходов лесопиления и деревообработки. Для получения более мелких частиц, например, в процессе приготовления компоста, используют молотковые шахтные мельницы типа ММТ и ММА, выпускаемые Черновицким машиностроительным заводом [25]. Шахтная мельница (рис. 36) представляет собой молотковую дробилку, материал из которой эвакуируется восходящим потоком воздуха. Корпус мельницы монтируется на отдельном фундаменте и соединен с двигателем упругой муфтой.. Ротор вращения - в опорно-упорных подшипниках. На роторе шарнирно закреплены билодержатели и билы. Изнутри к корпусу крепятся съемные бронеплиты. Со стороны за-грузки в корпусе предусмотрены закрывающиеся люки для ревизии бил и билодержателей. К достоинству конструкции следует отнести возможность доизмельчения недостаточно измельченных частиц, которые пневматически возвращаются в корпус мельницы. Основная сложность при эксплуатации дробилок и шахтных мельниц связана с необходимостью периодической замены изнашиваемых элементов.
Другим примером специализированной универсальной дробилки для ПО и бытового мусора является роторная дробилка типа РО, выпускаемая в ФРГ (рис. 37). Дробилка предназначена для измельчения отходов древесины, пластмасс, обрезков листового алюминия и других металлов, затвердевших лаков и красок, упаковочной тары, резины, обрезков кабелей и т.д. На станине смонтирован корпус дробилки 1, в котором расположена пара валов 4 с выступающими заостренными кромками. Кромки одного вала входят в промежуток между режущими кромками второго. В процессе работы валы медленно вращаются навстречу друг другу. Загружаемые отходы поступают в приемный бункер 2 и прижимаются к валам 4 при помощи гидравлического толкателя 3. Захватываемый зубьями валов материал испытывает режущее, раскалывающее и разламывающее воздействие, измельчается и падает в бункер 7, откуда удаляется для классификации и дальнейшей переработки. Во избежание поломки валов предусмотрено противоперегрузочное устройство 5 в полости для обслуживания 6. Для получения мелкой крошки, например в процессе переработки отходов пластмасс, часто используют роторно-ножевые измельчители (рис. 38). В них измельчение происходит в узком зазоре между неподвижными ножами, закрепленными внутри статора, и ножами, установленными на вращающемся роторе. Этот метод пригоден для получения крошки диаметром частиц до 2 мм, при этом размер кротки регулируется сменными решетками с различными диаметрами отверстий. В большинстве дробилок такого типа подвижные ножи смонтированы на горизонтальном роторе, и число их может меняться. Молотковые дробилки с горизонтальной осью фирмы "Гондард" (Франция) предназначены для измельчения широкого спектра отходов, включая пластмассы, жестяные банки и т.п. Отходы измельчаются в зазорах между молотками и решетками. Производительность дробилки 10—15 т/ч. Фирма"Альпине" (ФРГ) выпускает такие дробилки Ротоплекс с вертикальной осью ротора. При небольших габаритах они имеют высокую производительность и способны перерабатывать громоздкие и объемные отходы.
Молотковые дробилки с вертикальной осью фирмы "Толемар" при мощности 149 кВт могут перерабатывать 10—15 т, включая шины с металлокордом [30]. Более высокая дисперсность в процессе измельчения может быть достигнута при использовании измельчителей (мельниц) других конструкций, которые основаны на ударном, ударно-режущем или ударно-импульсном действии. Один из недостатков, возникающих при измельчении вязких, упругих и вязкоупругих материалов (резина, некоторые виды термопластов и др.), заключается в том, что при комнатной температуре энергозатраты на их переработку очень велики, хотя непосредственно на измельчение расходуется не более 1 % энергии, основная же ее часть преобразуется в теплоту. Поэтому в последние 15—20 лет все большее применение находит техника криогенного измельчения, которая позволяет охлаждать материал ниже температуры хрупкости. Как правило, в качестве охлаждающего агента используют жидкий азот, имеющий температуру - 196°С, что ниже температуры хрупкости большинства полимерных материалов. При таком способе дробления резко возрастает степень измельчения, повышается производительность процесса, снижаются удельные энергозатраты, предотвращается окисление продукта. При необходимости получения особой тонины помола, например, в конечной стадии процесса регенерации лакокрасочных отходов, применяют ударно-истирающие измельчители. На рис. 39 показана вибрационная мельница с внутренним вибратором, предназначенная для измельчения материалов с исходным размером частиц 1-2 мм до 1-5 мкм. Высокая степень измельчения и такая дисперсность продуктов измельчения достигаются как за счет самого способа обработки (удар с истиранием), так и за счет состояния материала в из мельчителе. Частицы материала все время находятся во взвешенном состоянии и вибрируют. За счет соударения вибрирующих шаров, заполняющих корпус мельницы, а также их взаимного перемещения происходит интенсивное измельчение поступающего в корпус материала. Более тонкую степень помола (порядка единиц или даже долей мкм) можно получить только в коллоидных мельницах различных вариантов. Прессование и компактированне отходов. Механическое прессование и компактирование твердых отходов (промышленных и бытовых, органических и неорганических) является одним из основных методов уменьшения их объема с целью более рационального использования автомобильного и Железнодорожного транспорта, перевозящего отходы к местам их утилизации и складирования. Прессование не только уменьшает объем отходов, но и в Ряде случаев повышает рациональность их дальнейшего использования. Например, прессование металлической стружки в кипы приводит к снижению потерь металла на угар в процессе плавки в вагранках и доменных печах. Брикетирование древесных отходов повышает теплоту сгорания опилок и стружки. Плотные брикеты могут использоваться в качестве твердого топлива. Производительность варочных котлов в гидролизном производстве увеличивается при загрузке этих котлов не опилками, а опилочными брикетами. Брикетирование опилок целесообразно при их транспортировании, так как повышается вместимость транспортных средств и облегчаются погрузочно-разгрузочные операции. Процессы предварительного уплотнения с целью повышения производительности стадии измельчения иногда необходимо применять для тех отходов, которые обладают низкой насыпной плотностью (например, отходы пенопластов, пленочные обрезки и т.д.). Для уплотнения таких отходов используют дисковые уплотнители, представляющие собой гра-нуляторы с фрикционными дисками, один из которых вращается, а другой неподвижен. Спекание и уплотнение отходов происходит за счет теплоты трения, образующейся при вращении диска. Для брикетирования черного металлолома используют пакетировочные прессы Б 132 и БА 1330 отечественного производства. Особенность работы этих прессов в том, что прессование осуществляется последовательно в трех плоскостях, в результате чего получают прочные компактные брикеты. Пресс содержит камеру прессования с несколькими плунжерами, гидравлическую аппаратуру с баком для масла, механизм загрузки камеры.
Рис. 39. Схема вибрационной мельницы с внутренним вибратором а - инерционным: б - вибрационным; 1 - корпус 2 - вибратор; 3 - опоры; 4 - рама; 5 - электродвигатель: 6 - муфта; 7 - мелющие тела (шары); 8 - люк
На рис. 40 показана схема пресса шведской фирмы "Пресона" марки LP40EH для прессования отходов бумажной, легкой и других отраслей промышленности производительностью 140 м3/ч загружаемого материала объемной массой от 0 до 30 кг/м3.
Рис. 40. Схема пресса LP 40EH 1 - упорная плита; 2 - выгрузка кип; 3 - загрузка отходов; 4 - привод; 5 - толкатель Для уплотнения отходов швейного производства и других сухих Материалов у нас в стране выпускаются вертикальные Прессы ПУ -1 и ПУ -2. Однокамерный винтовой пресс модели ПУ -1 состоит из рамы, прессующей платформы, привода, камеры и тележки. Материал загружают через откидную стенку в установленный на тележке ящик (прессовальную камеру) и вместе с тележкой заводят в пресс. Специальные направляющие обеспечивают точную установку ящика под нажимной платформой. После завершения прессования боковые стенки ящика опускаются на вторую тележку, а оставшаяся между нажимной платформой и тележкой кипа перевязывается проволокой. Далее нажимная платформа поднимается, из под нее вывозится тележка с заполненным новым ящиком. Техническая характеристика пресса ПУ -1:
Двухкамерный пресс ПУ - 2 предназначен для прессования кип из текстильного лоскута. Пресс устанавливают стационарно, он обеспечивает одновременное прессование двух кип массой 80" 100 кг каждая. Камера прессования разделена металлическим листом на две части, каждая из которых имеет по две откидные дверцы для удобства выемки готовых кип. Скорость движения прижимной плиты регулируется в пределах 1—1,6 м/мин. Пресс обслуживают двое рабочих. Масса пресса - 1507 кг. Более легкий вертикальный пресс ПШ -3 предназначен для прессования шерсти. Кипы материала связываются проволокой или зашиваются в мешковину. Пресс легко разбирается и транспортируется в автомобиле. Производительность его за смену 2-2,5 т. Для прессования сена, соломы, бумаги и т.п. материалов Промышленностью выпускаются горизонтальные прессы ПСМ -5 и ПСМ -5А. Прессы установлены на колесах и не нуждаются в специальном фундаменте; они оборудованы транспортером для подачи материала в приемную воронку и Вабиватели, а также устройством для увязки готовых тюков проволокой. Производительность пресса ПСМ =5-5 т/ч. В настоящее время за рубежом, особенно в странах Западной Европы, широкое распространение получила сеть перегрузочных станций, на которые от домовладений и предприятий обычными мусоровозами привозится бытовой и промышленный мусор. На этих станциях мусор разгружается в воронки прессующих устройств и откуда уже в значительно уменьшенном объеме выталкивается в специальные металлические контейнеры. Прессование отходов позволяет значительно сократить количество требуемого автотранспорта, что особенно выгодно при перевозке отходов на большие расстояния. Прессование при высоких давлениях — один из способов улучшения условий эксплуатации полигонов (свалок). Уплотненные отходы дают меньшее количество фильтрата и газовых выбросов, при этом снижается вероятность возникновения пожаров, эффективнее используется земельная площадь полигона. Ряд зарубежных фирм ("Американ хойастенд деррик", японская -- "Тэзука косан" и др.) выпускают для прессования отходов на свалках уплотнители. Есть решения по использованию спрессованных блоков отходов в качестве крупных строительных элементов, например, при строительстве дамб. В этом случае отходы заключают в проволочную сетку и покрывают расплавленным асфальтом или полимерной пленкой [30].
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Механическая обработка твердых отходов» з дисципліни «Утилізація промислових відходів»
