Электродинамическая сепарация, методы интенсификации технологического процесса

Содержание

 

Введение3

1.Сепарация ТБО4

2.Электродинамическая сепарация, методы интенсификации технологического процесса5

3.Извлечение из ТБО цветных металлов без разделения потока на две фракции 8

Заключение12

Список использованных источников13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 СепарацияТБО

 

      Работа сепараторов цветных металлов  основана на использовании вихревых  токов Фуко. Эти токи вызывают  вторичное магниное поле, которое  взаимодействует с первичным. В  результате чего проводник выбрасывается  из первичного поля, материал  на ленте сепаратора разрыхляется. В шкив ленты вмантирован 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 сеперацию  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 перерабоки.

          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 коммерчесих 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.

           Такие сильномагнитные вещества  как черные металлы извлекают  методом магнитной сепарации. Электродинамическая  сепарация, флотация и гравитация  применяются при выделении из  ТБО цветных металлов.

            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

 

         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.

1. Конструктивное оформление сепаратора. На рисунке 1 показана харктеристика 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 цверной металл движется по траектории. Неэлектропроводный материал движется по траектории 11.

 

 

Рисунок 1 Харктеристика 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

 

2. Предварительная ориентация частиц в магнитном поле. Произволяная ориентация частиц раздичной 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).
3. 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:

1. Предварительное удаление черных металлов и легкой фракции;
2. Равномерность и скорость подачи материала в зону сепарации.

 

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 обезательно  введение аэросепарации.

        После того, как из ТБО удаляется  легкая фракция необходимо извлечь  или доизвлечь 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.

 

1 — 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.