Сепарация цветных металлов
Содержание
Введение
. Сепарация ТБО
. Электродинамическая сепарация,
методы интенсификации технологического процесса
. Извлечение из ТБО цветных металлов
без разделения потока на две фракции
Заключение
Список использованных источников
Введение
Цветная металлургия - отрасль тяжелой индустрии,
производящая конструкционные материалы. Она включает в себя добычу, обогащение
металлов, производство сплавов, проката, переработку вторичного сырья и т.д.
При производстве черных и цветных металлов
получается большое количество отходов. Значительная их часть складируется в
хранилищах, отвалах. К числу таких отходов относят металлургические шлаки,
шламы, пыли.
Наличие этих отходов на поверхности земли опасно
для природы и населения. Но в свою очередь металлургические отходы содержат
ценные компоненты. Их извлечение и вторичное использование позволит увеличить
сырьевую базу металлургии и уменьшит добычу первичных ископаемых. Утилизация
твердых отходов требует разделения на компоненты с дальнейшей переработкой
сепарированных материалов, либо придания им определенного вида, что
обеспечивает саму возможность утилизации[1].
Целью работы является изучение методов и
способов извлечения цветных металлов при разделении ТБО.
1. Сепарация ТБО
Работа сепараторов цветных металлов основана на
использовании вихревых токов Фуко. Эти токи вызывают вторичное магнитное поле,
которое взаимодействует с первичным. В результате чего проводник выбрасывается
из первичного поля, материал на ленте сепаратора разрыхляется. В шкив ленты
вмонтирован магнитный барабан, который вращается со скоростью, превышающей
скорость шкива. За счет этого цветной металлолом отбрасывается дальше
неметаллических фракций[2].
Выход хвостов сепарации всегда меньше количества
исходного сырья, а состав отходов для последующей переработки оптимизируется,
тем самым повышая экологическую безопасность промышленной переработки отходов.
Перед применением био- и термообработки отходов
используют сепарацию ТБО, так как предварительная сортировка, удаление
металлических компонентов, электробатареек и других материалов при сжигании
уменьшают выбросы ртути, свинца, мышьяка. При этом повышается эффективность
сжигания ТБО, и улучшается состав продуктов и отходов переработки.
Возможны три направления сепарации ТБО:
селективный пофракционный сбор отходов у
населения с последующей доводкой продуктов преимущественно методами ручной
сортировки;
селективный пофракционый сбор в местах
образования коммерческих отходов (отходы магазинов, рынков, школ и т.д.) и
извлечение из них ценных компонентов комбинированными методами ручной и
механизированной сортировки;
сортировка в заводских условиях комплексной
переработки ТБО (преимущественно механизированная, но в ряде случаев может
содержать элементы ручной сортировки.
При механизированной сортировке качество
выделяемых продуктов у металлов выше, чем у других видов отходов, поэтому в
качестве полезных компонентов в основном рассматривают черные и цветные
металлы. Также причиной выделения металлов является то, что они не должны
попадать в процессы сжигания.
Исходя из этого, схема механизированной
сортировки должна предусматривать:
извлечение черных и цветных металлов в
самостоятельные продукты;
разделение отходов на две фракции (для
захоронения или био- и термообработки;
удаление части балластных и опасны
компонентов[3].
2 Электродинамическая
сепарация, методы интенсификации технологического процесса
электродинамический сепарация
цветной металл
Технология электродинамической сепарации ТБО
относительно проста. Существуют две группы факторов, влияющих на этот процесс:
на воздействие магнитного поля на цветной металл в зоне сепарации и
обеспечивающие подготовку ТБО к электродинамической сепарации.
Для достижения максимального эффекта в процессе
электродинамической сепарации известны несколько путей.
. Конструктивное оформление сепаратора.
На рисунке 1 показана характеристика магнитного поля индуктора
вертикальноустановленного электродинамического сепаратора. При подаче материала
в зону сепарации в направлении 2 на цветные металлы в зоне 3 действует слабая
выталкивающая сила, которая приводит к незначительному изменению их траектории
10. Поэтому целесообразно вводить материал в зону сепарации в направлении 4, 5,
в результате чего цветной металл движется по траектории. Неэлектропроводный
материал движется по траектории 11.
Рисунок 1 Характеристика магнитного поля
индуктора вертикальноустановленного электродинамического сепаратора
На рисунке 2 изображена установка для извлечения
цветных металлов из твердых бытовых отходов с вертикально установленным
сепаратором. Отходы из бункера 5 подаются на конвейер 4, которым они
транспортируются и с помощью направляющей 2 вводятся в зону сепарации, где на
цветные металлы воздействует максимальный поток, создаваемый индуктором 1,
включаемым по сигналу детектора 3. В итоге сортировки цветные металлы попадают
в бункер концентрата 6 либо в бункер промпродукта 7; весь остальной материал
выводится из процесса в виде хвостов 8. Следует также отметить, что
направляющая 2 сводит к минимуму механическое отскакивание материала от
поверхности индуктора, обеспечивая плавное изменение траектории потока ТБО, что
способствует повышению извлечения металлов.
Рисунок 2 Установка для извлечения цветных
металлов из твердых бытовых отходов с вертикально установленным сепаратором
. Предварительная ориентация частиц в
магнитном поле. Произвольная ориентация частиц различной формы ведет к снижению
эффективности обработки материала в процессе электродинамической сепарации. Это
ведет к тому, что в момент входа в зону сепарации электропроводные частицы
оказываются развернутыми поперек магнитных силовых линий. Эффективность
сепарации повышается за счет предварительной ориентации электропроводных
частиц, которая может быть достигнута с помощью установки дополнительного
электромагнита (его полюсы расположены над полюсами основного магнита).
. Работа электродинамического сепаратора
в импульсном режиме. Данный режим обеспечивается включением сепаратора на 1 - 2
секунды с помощью металлоискателя в тот момент, когда цветной металл попадает в
зону бегущего магнитного поля. Применение металлоискателя допустимо, если
содержание цветных металлов в ТБО не превышает 1,5%.
Извлечение цветных металлов во многом зависит от
эффективности подготовки отходов к электродинамической сепарации.
Подготовка ТБО в основном определяется двумя
факторами:
. Предварительное удаление черных
металлов и легкой фракции;
3. Извлечение из ТБО
цветных металлов без разделения потока на две фракции
Поток цветных металлов разделяется на две
фракции - легкую и тяжелую. Извлечение этих фракций из ТБО затруднено, так как
цветной металлолом трудно выделить из компонентов ТБО в самостоятельный
продукт. Поэтому в качестве вспомогательной технологической операции
обязательно введение аэросепарации.
После того, как из ТБО удаляется легкая фракция
необходимо извлечь или до извлечь черные металлы, поскольку их присутствие в
потоке затрудняет применение электродинамической сепарации.
Существенное влияние на качество электродинамической
сепарации оказывают скорость подачи материала в зону сепарации и характеристика
транспортируемого потока.
Извлечение цветных металлов определяется их
положением в потоке ТБО и обратно пропорционально скорости конвейерной ленты,
снижаясь при увеличении скорости.
Также в зоне сепарации применяются
вибропитатели, заменяют конвейерную ленту специальными вибрирующими деками,
используют систему ленточных конвейеров с последовательно увеличивающимися
скоростями. Все это делается для того, чтобы обеспечить монослойную подачу
материалов.
А) Установка виброжелоба показана на рисунке 3.
Сепаратор барабанного типа представляет собой барабан 4, материал, в который
загружается из бункера 1 с помощью входящего внутрь барабана виброжелоба 2 с
вибровозбудителем 15. Данная конструкция обеспечивает надежную защиту
поверхности барабана и конвейерной ленты от повреждения частицами
ферромагнитных компонентов. Срок службы такого аппарата возрастает за счет
того, что ферромагнитные компоненты, которые попадают во внутреннее пространство
конвейера, не притягиваются к барабану магнитными силами и не прожигают его
поверхность и поверхность ленты.
- бункер; 2 - виброжелоб; 3 - кольца; 4 -
барабан; 5 - электродвигатель; 6-ролик; 7 - приемник; 8 и 10 - опоры; 9 - вал;
11 -рама; 12 - приемник; 13 - опорный элемент; 14 - кронштейн; 15 -вибратор
Рисунок 3 Установка сепаратора барабанного типа
с вращающимся магнитным полем для извлечения цветных металлов и виброжелобом
Б) Для равномерной и монослойной подачи
материала в процесс сепарации электродинамические сепараторы могут быть
установлены на вибрирующую деку (рисунок 4). Дека сконструирована в виде
лестницы, образованной последовательно расположенными ступенями. Вибрирующая
дека 3 поддерживается опорами 6 с пружинами 1, поглощающими вибрации. Опоры
снабжены механизмами 5, регулирующими высоту и угол наклона деки, на которой
установлены линейные двигатели 2 (по одному на каждой ступени деки).
Направление отклоняющих сил, источником которых являются бегущие магнитные
поля, образованные линейными двигателями, показано стрелками А. Число линейных
двигателей определяется их мощностью и типом обогащаемых материалов.
Рисунок 4 Установка для электродинамической
сепарации с использованием вибрирующей деки
В) Ступенчатое увеличение скорости потока ТБО
обеспечивает монослойная подача отходов. Поток ТБО пропускают через несколько
последовательно установленных ленточных конвейеров, каждый и которых имеет
большую скорость, чем предыдущий. Делается это для того, чтобы равномерно
распределить компоненты на конвейерной ленте.
Чтобы обеспечить полноту извлечения цветных
металлов, электродинамическую сепарацию следует проводить в несколько стадий.
Сепараторы должны устанавливаться на разных конвейерах, а ленты должны иметь
разную скорость.
При двухстадийной электродинамической сепарации
извлечение цветных металлов из потока ТБО находится на уровне 80-85%. Цветной
металлом, извлеченный из ТБО, представлен в основном алюминием и в соответствии
с ГОСТ 1639-93 [4].
Заключение
Предварительное извлечение металлических частиц
из отходов является необходимым условием для всех способов переработки твердых
отходов. Электродинамическая сепарация, основанная на силовом взаимодействии
магнитного поля с вихревыми токами, наводимыми этим полем в проводящих
частицах, является наиболее эффективным способом извлечения цветных металлов из
отходов [5].
Рассмотрев методы извлечения цветных металлов
при разделении ТБО, следует сделать вывод, что одним из наиболее эффективных
является способ электродинамической сепарации, так как он обладает рядом
преимуществ перед остальными методам.
Список использованных
источников
. Сепарация
ТБО [Электронный ресурс]: Режим доступа:
<http://ztbo.ru/o-tbo/lit/texnologii-otxodov/separaciya-tbo> (дата
обращения 15.12.2014)
. Технология
электродинамической сепарации и методы интенсификации технологического процесса
[Электронный ресурс]: Режим доступа:
<http://ztbo.ru/o-tbo/lit/texnologii-otxodov/texnologiya-elektrodinamicheskoj-separacii-i-metodi-intensifikacii-texnologicheskogo-processa>
(дата обращения 16.12.2014)
. Коняев
А. Ю., Багин Д.Н., Коняев И.А., Назаров С.Л., Якушев Н.С. Опыт разработки
электродинамических сепараторов для технологий утилизации твердых отходов.
[Электронный ресурс]: Экология промышленного производства., - 2014. №2(86). -
С. 17 - 21. Режим доступа: <http://elibrary.ru/item.asp?id=21527713>
(дата обращения 20.12.2014)