Методи утилізації і знешкодження відходів

Факторами, які враховуються при розробці способів віддалення одних твердих матеріалів від інших, є відмінність:

- розмірів, - зовнішнього вигляду,

- щільності, - магнітних властивостей,

- кольору, - електростатичних властивостей

Сукупність найбільш розповсюджених методів підготовки та переробки твердих відходів

Подрібнення. Інтенсивність та ефективність більшості хімічних дифузійних процесів зростає із зменшенням розмірів кусков матеріалів, що переробляються. Майже перед всіма технологічними операціями по переробці твердих відходів відбувається операція зменшення розмірів їх кусків.

Метод подрібнення використовують для отримання із великих кусковматеріалів, що переробляється, продуктів крупностю переважно 5 мм. Подрібнення використовують при переробці відходів металургійних підприємств, відходів, що утворюються при відкритих розробках корисних копалин, відходів деревини, деяких пластмас, будівельних та ін. матеріалів.

Вибір типу дробилки проводять з урахуванням міцності, пружності та крупности матеріалу, а також необхідних розмірів кусков продукту та продуктивності.

Измельчение.Метод измельчения використовують при необхідності отримання з кускових відходів дрібнодисперсних фракцій крупностю менше 5 мм.

Класифікація та сортування. Ці процеси використовують для розділення твердих відходів на фракції за крупності. Вони включають методи грохочення (розсіву) кусків матеріалу і їх розділення під дією гравітаційно-інерційних та гравітаційно-відцентрових сил. В тих випадках, коли класифікація має самостійне значення, тобто пересладує ціль отримання тієї або іншої фракції матеріалу в якості готової продукції, її називають сортуванням.

Грохочення – це процес розділення на класи за крупністю різних за розмірами кусківматеріалу при його переміщенні на ячеистих поверхнях різних форм та розмірів (решітки, сита, сітки).

Повітряна сепарація базується на різниці впливу потоку повітря, яке продувається через потік подрібнених відходів, на важкі та легкі частки.

Методи збільшення дрібнодисперсних часток ВМР використовують при переробці в будівельні матеріали ряду компонентів відвальних порід, при підготовці до переплавки дисперсних відходів чорних та кольорових металів та ін.

Метод гранулювання охоплює велику групу процесів формування агрегатів шароподібної або циліндричної форми з порошків, паст, розплавів або розчинів матеріалів. Гранулювання порошкоподібних матеріалів окативанием найбільш часто проводять в ротаційних або вібраційних грануляторах різної конструкції. Продуктивність цих апаратів і характеристики гранулятів залежать від:

- властивостей вихідних матеріалів;

- технологічних факторів (витрати порошків та зв”язуючих речовин, співвідношення затравки та порошку, температурного режиму);

- конструктивних факторів (геометричних розмірів апаратів, режиму їх роботи).

В технології виробництва з промислових відходів деяких адсорбентів, каталізаторів та інших продуктів порошкоподібні матеріали гранулюють з використанням таблеточних машин різних типів, принцип дії більшості яких базується на пресовании в матричних каналах порошків пуансонами. Продуктивність найбільш розповсюджених таблеточних машин складає 3-96 тис. таблеток за 1 годину.

Метод брикетування дисперсних матеріалів проводять без зв”язуючих речовин під тиском більше 80 МПа, і з додаванням зв”язуючих речовин під тиском 15-25 МПа. На процес брикетування дисперсних матеріалів суттєво впливають склад, вологість і крупність матеріалу, температура, питомий тиск, тривалість пресования. Перед брикетуванням матеріал підлягає класифікації, подрібненню, охолодженню та ін. операціям.

Високотемпературна агломерація. Цей метод використовують при переробці пилу, шламів та дрібної рудної сировини в металургійних виробництвах. Для проведення агломерації на основі таких ВМР готоють шихту, яка містить тверде паливо та ін. компоненти (руда, флюси, концентрат). Процес спікання мінеральних компонентів шихти проходить при зпалюванні її твердого палива (1100-1600 ⁰С). Спеченний агломерат подрібнюють до крупности 100-150 мм, потім продукт подрібнення підлягає грохоченню та послідуючому охолодженню. Просів грохочення – фракцію – 8 мм, вихід якої складає 30-35 %, повертають на агломерацію.

Термічна обробка включає переплавку (відвальні металургійні шлаки, металолом), обжиг (деякі шлаки кольорової металургії, залізомісткі шлаки), зпалювання твердих відходів на органічній основі.

Збагачення.

Гравітаційні методи. Ці методи збагачення базуються на різниці в швидкості падіння в рідинному (повітряному) середовищі часток різного розміру та щільності. Вони об”єднують збагачення відсадкою, в важких суспензіях, в потоках, що переміщуються по похильних поверхнях, а також промивку.

Відсадка – це процес розділення мінеральних зерен по щільності під дією змінних за напрямком вертикальних струменів води (повітря), які проходять через решето відсадочної машини.

Відсадці підлягають матеріали крупностью 0.5-100 мм для нерудних і 0.2-40 мм для рудних матеріалів. В процесі відсадки матеріал розшаровується: в нижньому шарі концентруються важкі частки, в самому верхньому -–легкі дрібні. Отримані шари розвантажують роздільно.

Збагачення в важких суспензіях та рідинах. Цей процес заключається в розділенні матеріалів за щільністю в гравітаційному або відцентровому полі в суспензії або рідині, густина яких є проміжною між густиною часток, які підлягають розділенню.

Збагачення на концентраційних столах характеризується розділенням мінеральних часток по щільності в тонкому шарі води, яка стікає по похильній площині стола, який здійснює зворотньо-поступові горизонтальні рухи перепендикулярно напрямку руху води.

Збагачення на гвинтових сепараторах і шлюзах проходить, як і на столах, в невеликої товщини (6-15 мм) потоці пульпи матеріалів, що підлягають розділенню (вміст твердого матеріалу в пульпі 6-40 %).

Промивка. Для руйнування і видалення мінеральних та органічних домішок твердих відходів часто використовують процеси їх промивки, які проводять в промивних машинах різної конструкції (гідромонітори, барабанні грохоти, апарати автоклавного та інших типів). В якості промивного агента найбільш часто використовують воду (у ряді випадків з додаванням ПАР), іноді використовують гострий пар і різні розчинники.

Флотація. В практиці переробки окремих видів твердих відходів використовується метод флотації. Крупность матеріалів, що флотуються, не повинна перевищувати 0.5 мм. Метод флотація див. попередні лекції.

Магнітні методи. Магнітне збагачення використовують для видалення парамагнітних (слабомагнітних) і феромагнітних (сильномагнітних) компонентів суміші твердих матеріалів від їх діамагнітних (немагнітних) складових. Сильномагнітні властивості мають магнетит (FeO×Fe₂O₃), маггелит (Fe₂O₃), пірротин (Fe_n-1S_n), титаномагнетит, феросиліцій, франклініт, сидерит та ін. Ряд окисів, гідроксидів та карбонатів заліза, марганцю, хрому відносяться до матеріалів зі слабомагнітними властивостями. Різні породоутворюючі мінерали (кварц, кальцит та ін.) відносяться до немагнитних матеріалів.

Матеріали, що підлягають магнітній сепарації, проходять попередню обробку (подрібнення, грохочення та ін.). Магнітне збагачення матеріалів крупностью 3-50 мм проводять сухим методом, матеріали дрібніше 3 мм – мокрим. Технологія магнітної сепарації залежить від складу матеріалу і визначається типом сепаратору.

Електричні методи. Електричне збагачення базується на різниці електрофізичних властивостей матеріалів і включає сепарацію в електростатичному полі, полі короного розряду та ін. З їх допомогою вирішують задачи збагачення, класифікації як рудної сировини в металургії чорних, кольорових металів, так і багатьох неметалевих матеріалів (дрібнодисперсного кварцу, вапняку, піска для скляної промисловості).

Електростатична сепарація базується на різній електропровідності і здатністі до електризації тертям мінеральних речовин суміші. За електропровідністю всі мінеральні частки поділяються на провідники, напівпровідники та диелектрики. При контакті частинок матеріалу з поверхнею зарядженого металевого електроду всім їм подається одноіменний з ним заряд, величина якого залежить від електропровідності часток. Електропровідні частки інтенсивно здобувають значного заряду і відталкуються від електроду, частки диелектриків зберігають свою траєкторію.

При невеликій різниці в електропровідності часток використовують електризацію їх тертям (шляхом інтенсивного перемішування або транспортування по поверхні вібролотка). Наелектризовані частки направляються в електричне поле, де проходить їх сепарація.

Матеріали, які підлягають електричній сепарації, проходять попередню обробку (класифікація, сушка, термообробка при температурах до 300 ⁰С). Найбільш ефективно процес сепарації проходить при крупності часток не більше 5 мм.