Методы классификации и сортировки

Воздушная классификация-Методы газовой классификации основаны на использование различия траекторий движения крупных и мелких частиц в двухфазном потоке газ-твердые частицы. Обычно в качестве несущей среды используется воздух за исключением тех случаев, когда недопустим контакт материала с кислородом или другими газами входящими в состав воздуха. Целью процесса классификации может быть получение порошков с частицами меньше или больше заданного размера, обогащение порошков крупными или мелкими частицами относительно установленного граничного размера, а также разделение порошков на несколько частей (фракций, классов) с наложением определенных ограничений на дисперсный состав каждой части. В зависимости от направления движения крупных частиц относительно потока газа с мелкими частицами классификаторы делятся на противоточные и с поперечным сечением. Сепараторы с вертикальным и горизонтальным перемещением газов относят к числу гравитационных, в центробежных сепараторах реализуется спиральное движение воздушного потока. Сепаратор с вертикальным воздушным потоком состоит из камеры, в которую снизу по трубе подается пылевоздушная смесь со скоростью, превышающей скорость витания (оседания) наиболее мелких частиц. Поскольку площадь поперечного сечения камеры в несколько раз больше, чем сечение трубы, то скорость восходящего потока во столько же раз снижается и становится недостаточной для удержания крупных частиц. Они осаждаются и разгружаются через низ камеры. Мелкие частицы продолжают движение с воздушным потоком и выносятся через верх камеры в осадительное устройство. Сепаратор с горизонтальным воздушным потоком имеет несколько рядом расположенных камер, над которыми движется пылевоздушная смесь, поступающая из трубопровода. Крупные частицы попадают в ближний бункер, мелкие - в последующие, а наиболее дисперсные выносятся из камеры и осаждаются в специальных устройствах. В центробежном дисковом сепараторе материал из бункера по трубе поступает на быстровращающийся диск и под действием центробежных сил веером разбрасывается с него. При этом более крупные частицы попадают в удаленные от оси вращения концентрические желоба, а мелкие - в ближайшие и раздельно из них удаляются. Современные конструкции таких сепараторов имеют диаметр до 4 м и производительность до 10 т/ч. Их применение экономически целесообразно для частиц менее 100 мкм. Поэтому их широко используют в замкнутом цикле с напольными агрегатами, особенно в сочетании с подсушкой сепарируемого продукта, что достаточно распространено, например, в технологии вяжущих веществ и строительных материалов. Коэффициент эффективности работы сепараторов составляет 65-80 %.

Гидравлическая классификация-Процессы классификации частиц в потоках жидкости традиционно называют гидравлической классификацией. Гидравлическую классификацию обычно применяют для размеров частиц не более 2-3 мм. Гидравлическая классификация получила весьма широкое распространение в обогащении руд черных и цветных металлов, в химической промышленности. Как и воздушные сепараторы, гидравлические классификаторы по характеру действующих сил можно разделить на гравитационные и центробежные. Принцип работы гидравлических классификаторов гравитационного действия основан на том, что пульпа поступает в емкости той или иной формы (корыто, чан), в которых крупные частицы (пески) оседают, а тонкие (шламы) уходят через борт емкости (слив). Разделение на слив и пески можно производить как в горизонтальном, так и в вертикальном потоках. Наиболее распространены реечные, спиральные и конусные классификаторы. Реечный классификатор имеет наклоненное под углом 10-15° прямоугольное стальное корыто с плоским днищем. Пульпа подается по желобу с одного конца корыта и сливается с противоположного через порог, высоту которого можно изменять. Пески, осевшие на дно корыта, постепенно перемещаются гребком к приподнятому его концу, частично обезвоживаются и выгружаются. Ширина и длина классификаторов достигают 3*8,5 м, крупность слива может составлять 0,59-0,074 мм при соответствующем проценте твердого вещества и скорости гребков 1 м/мин. Обычная эффективность классификации 85-95 %. Спиральный классификатор отличается от реечного полукруглым сечением корыта. Для удаления песков служит шнек (спираль). Спиральный классификатор проще и более надежен в работе, чем реечный. При диаметре спирали 300-1000 мм суточная производительность одновального классификатора составляет 6-190 т по сливу и 25-465 т по пескам, а двухвального - соответственно 1100 и 18500 т. Конусный классификатор представляет собой конус, обращенный вершиной вниз. Пески собираются в вершине конуса и выгружаются через затвор. Питание подается на зеркало пульпы по оси конуса, слив уходит в кольцевой желоб. Диаметр основания конуса составляет 1,0-2,5 м. Основные преимущества конусных классификаторов - их простота и отсутствие энергопотребления, недостатки - налипание материалов на стенках, грубое разделение материалов по крупности, потребность в значительной высоте. В ряде случаев на смену классификаторам гравитационного действия приходят центробежные классификаторы (гидроциклоны и центрифуги), значительно более производительные и компактные, по устройству аналогичны аппаратам пылеулавливания, очистки сточных вод. Гидроциклоны используют для классификации частиц размером 10-500 мкм. При диаметре корпуса 1 м и конусности 20 градусов они обеспечивают производительность по пульпе до 600 т/ч.

Магнитная сепарация – процесс разделения твердых материалов в магнитном поле, основанный на использовании различий их магнитных свойств (главным образом магнитной восприимчивости). В том случае, если отходы могут содержать металлические включения, их обычно пропускают через магнитный сепаратор (например, с движущейся лентой). В магнитном поле, создаваемом с помощью электромагнитов, происходит отделение магнитных металлов от органической части отходов. Магнитное обогащение основано на различном поведении минералов в постоянных магнитных или электромагнитных полях. Сила притяжения разных минералов к магнитам неодинакова. Наиболее магнитно чистое железо. Если силу его притяжения принять за 100, то для других сильномагнитных минералов она составит от 40 (магнетит) до 6,7 (ильменит, пирротин), для сред немагнитных - 0,40-1,82 (гематит, лимонит, сидерит и др.), а для слабомагнитных, к которым относится большинство минералов цветных металлов, не превысит 0,37 (кварц, пирит, доломит и т.п.). Поэтому в настоящее время магнитная сепарация является одним из основных методов обогащения руд черных металлов, особенно магнетитовых. Она применяется также для сортировки металлического лома, извлечения железной фракции из бытовых и промышленных отходов. Аппараты для магнитного обогащения называют магнитными сепараторами. Их конструкции, предназначенные для крупнокусковых (120-150 мм) материалов, работают в воздушной среде, и обогащение в них называют сухой магнитной сепарацией. Сепараторы для мелких материалов (крупность менее 6-8 мм) используют для обогащения как в воздушной, так и в водной (мокрая магнитная сепарация) средах. Мокрая магнитная сепарация для мелких материалов дает лучшие результаты и имеет преимущественное применение, так как в этом случае исключается слипание фракций магнитных и немагнитных частиц между собой и подавляется пылевыделение. Магнитное обогащение проводят в различных типах сепараторов. Для сильномагнитных железных руд применяют преимущественно барабанные сепараторы сухого и мокрого вариантов обогащения. В первом случае аппарат состоит из латунного вращающегося барабана, внутри которого помещают неподвижные электромагниты. При прохождении руды через магнитное поле сепаратора частицы с более высокими магнитными свойствами перемещаются по траекториям, отличным от траекторий менее магнитных зерен, благодаря чему происходит разделение частиц. При мокром обогащении отделению пустой породы способствуют струи (ванна) воды, помогающие смыванию менее магнитной пустой породы с барабана (ленты). Удельная производительность магнитных сепараторов на крупном материале с наибольшей магнитной проницаемостью может достигать 60 т/ч.

Метод инфракрасного излучения-Автоматическая сортировка основана на использовании системы визуальной спектрометрии, которая обеспечивает извлечение различных материалов из смешанного или однородного потока отходов, учитывая физические и химические характеристики материала. Узел автоматической сортировки представляет собой оптический сканер, установленный над высокоскоростным ленточным конвейером, который распознаёт материал (до 10000000 считываний в секунду). Инфракрасные датчики принимают и анализируют отраженные спектры. Статистическое определение ведется по величине, форме, структуре и цвету материала. Далее подается сигнал на пневматическую установку, и запрограммированный в сканере материал отстреливается в соответствующий бункер. Результатом автоматической сортировки является выделение из смешанных ТБО сырьевых потоков по фракциям в зависимости от заданных параметров. Использование данной технологии гарантирует высокое качество и полноту отбора пригодных для переработки фракций в отличие от традиционной ручной сортировки. Также в процессе пневмосортировки проходит определенный этап подготовки отходов к дальнейшему технологическому процессу переработки. Использование технологии автоматической сортировки позволяет извлекать до 98% определенного вида вторичного сырья.