Видовая сепарация отходов

Оценить производительность магнитных сепараторов весьма сложно вследствие влияния на нее многих факторов. Опыт эксплуатации этих аппаратов позволяет в ряде случаев рассчитывать их производительность с использованием выражения:

Q = qnLp (20)

где Q -производительность сепаратора по сухому исходному питанию, т/ч; q - удельная производительность, т/(м-ч); n - число головных барабанов, валков или роликов в сепараторе;Lp - рабочая длина барабана, валка или ролика, м.

Эвакуируемые из магнитного поля зерна сильномагнитных материалов вследствие остаточной намагниченности могут агломерироваться в агрегаты разного вида. С целью устранения последствий этого явления, называемого магнитной флокуляцией, используют многократное перемагничивание таких материалов в переменном магнитном поле размагничивающих аппаратов.

Электромагнитные сепараторы, предназначенные для извлечения железных и других ферромагнитных предметов из разрыхленных немагнитных материалов, нашли широкое применение при переработке твердых отходов.

Номенклатура электромагнитных сепараторов, используемых для разделения отходов, достаточно велика, и они могут быть классифицированы следующим образом: подвесные железоотделители, электромагнитные шайбы, электромагнитные шкивы, электромагнитные барабаны, электромагнитные сепараторы. Кроме того, выпускаются мобильные электромагнитные установки для отделения магнитных материалов в полевых условиях или в условиях, где нецелесообразно использование стационарной установки.

Промышленность выпускает магнитные сепараторы типов Э (электромагнитные) и П (с постоянным магнитом). Классификация магнитных сепараторов производится по напряженности магнитного поля. Существуют сепараторы для разделения сухих зернистых или кусковых материалов и сепараторы для разделения материалов в водной среде. Для удаления магнитных материалов из продуктов дробления применяют шкивные электромагнитные сепараторы (железоотделители) типа ШЭ (рис. 17), которые устанавливаются вместо приводного барабана ленточного конвейера.

Рис. 2. Электромагнитный шкив ШЭ

1 -диски-полюсы; 2 - катушка; 3 -вал; 4 - токораспределительная коробка; 5 - корпус шкива

Электромагнитный сепаратор состоит из электромагнитной системы, укрепленной на валу, подшипников и токосъемной коробки. Секции электромагнитной системы неподвижно закреплены на валу, который через редуктор вращается мотором. Эффективность работы электромагнитного шкива зависит от массы, геометрии и магнитной восприимчивости извлекаемых магнитных материалов, а также плотности транспортируемого материала и скорости движения ленты конвейера.

Принцип работы электромагнитных шкивов состоит в том, что ферромагнитные материалы, транспортируемые лентой конвейера, притягиваются к ней в зоне установки шкива, а немагнитные сбрасываются с ленты по ходу ее движения. Освобождение ленты от ферромагнитных материалов происходит в том месте конвейера, где отсутствует магнитное поле, т.е. там, где прекращается ее контакт со шкивом. Скорость движения ленты должна составлять 1,25-2,0 м/с. При более высокой скорости движения ленты снижается полнота разделения магнитной и немагнитной 
фракций.

Другой разновидностью сепараторов являются железоотделители подвесные саморазгружающиеся типа ПС, предназначенные для извлечения и удаления ферромагнитных предметов из сыпучих немагнитных материалов, в том числе из лома и отходов цветных металлов.

Сепараторы типа ПС работают в непрерывном режиме и осуществляют механическую разгрузку конвейера от магнитных материалов. В конструкцию сепаратора (рис. 3) входят опорный 1, ведущий 4 и натяжной 6 барабаны, электромагнит 3, разгрузочная лента 2 и привод 7. Все элементы подвесного сепаратора смонтированы на раме 5.

Рис. 3. Подвесной электромагнитный сепаратор

Принцип работы сепараторов типа ПС заключается в притягивании магнитных частиц к разгрузочной ленте, которая выносит их в сторону для разгрузки.

Подвесные железоотделители устанавливаются над ленточными конвейерами, которыми транспортируются смеси магнитных и немагнитных дробленых отходов.

Сепараторы типа ПС можно устанавливать в двух вариантах: над лентой транспортирующего конвейера поперек его продольной оси и под углом над барабаном транспортирующего конвейера (рис. 4).

Рис. 4. Схема установки железоотделителя

(I) над барабаном конвейера; (II) в зоне разгрузки барабана; III - выход цветного металла; IV - выход  ферромагнитного материала

Предпочтительна установка сепаратора над барабаном в зоне разгрузки, так как материал там находится в разрыхленном состоянии.

Для подъема крупных кусков магнитных материалов и их дальнейшей транспортировки применяют грузоподъемные электромагнитные шайбы (рис. 5), которые работают в периодическом режиме.

Рис. 5. Электромагнитная шайба

1 - корпус; 2 - наружный полюс; 3 - катушка; 4 - немагнитная шайба; 5 - внутренний полюс

 

 

Для обезжелезивания сыпучих материалов разработаны барабанные сепараторы (рис. 6).

Рис. 6 Электромагнитный барабанный сепаратор

1 - бункер; 2 - лотковый питатель; 3 - вибратор; 4 - барабан; 5 - электромагнитная  система; 6 -рама; I - магнитная фракция; II - немагнитная фракция

Сепараторы этого типа устанавливают в герметичном корпусе, имеющем штуцер для отсоса пыли. Разделяемая смесь сыпучих материалов поступает в бункер 1 и с помощью лоткового питателя 2, снабженного вибратором 3, равномерным потоком подается на барабан 4, внутри которого расположена магнитная система 5. Немагнитная фракция ссыпается с барабана в первую по ходу вращения течку, а магнитная продолжает движение на поверхности барабана и ссыпается в следующую по ходу вращения течку. Установка смонтирована на раме 6. В табл. 11 приведены характеристики некоторых магнитных сепараторов.

Существуют и другие магнитные сепараторы. Так, для разделения слабомагнитных и немагнитных отходов цветных металлов размером частиц < 20 мм (например, смешанной стружки сплавов на медной основе) используют сепараторы электромагнитные типа СЭ-3 и СЭ-4.

Таблица 1. Технические характеристики магнитных барабанных сепараторов для сухого обогащения

Показатели	ЭБС-90/100 (171-СЭ)	ЗЭБС-90/100 (168-СЭ)	4ПБС-63/100 (189-СЭ)	ПБС-60/50 (206-СЭ)	ПБС- 63/100 (251-СЭ)	ПБСЦ- 63/200	ЭБС- 80/170
Размер барабанов, мм:
- диаметр	900	900	600	600	630	630	800
- длина	1000	1000	2000	500	1000	2000	1700
Количество барабанов, шт.	1	3	4	1	1	1	1
Крупность зерен, мм, не более	50	50	50	3	3	3	15
Напряженность поля на поверхности барабанов, кА:
- верхних	110-120	55-64	80-88	100	100	100	191
- нижних	-	110-120	110-120	-	-	-	-
Частота вращения барабанов, мин-1:
- верхних	25	43	49-102	40-300	40-300	40-300	34
- нижних	-	25	31-49	-	-	-	-
Мощность возбуждения поля, кВт	5,5	8,3					6,4
Производительность, т/ч	60	140	400	20	50	100	100
Номинальная мощность привода, кВт	1,1	3,6	7,6	3,0	4,5	7,5	3,0
Габаритные размеры сепаратора, мм:
- длина	2280	2290	2710	880	1475	2510	3090
- ширина	2440	2830	2900	1260	2070	2200	2515
- высота	2795	4550	2720	2700	2750	2750	2030
Масса, т	4,7	12,5	10	0,6	1,5	2,9	7,5

Электродинамическая сепарация. Метод электродинамической (ЭД) сепарации основывается на силовом взаимодействии переменного электромагнитного поля с твердыми электропроводными телами, имеющими различную электропроводность.

ЭД сепараторы различаются характером электромагнитного поля и условиями его взаимодействия с твердыми электропроводными частицами.

Одним из видов ЭД сепараторов являются однороторные сепараторы с вращающимся магнитным полем (рис. 7). Магнитное поле сепаратора создается многополюсным ротором с независимым приводом вращения и возбуждается обмоткой, питаемой постоянным током.

Рис. 7. Электродинамический сепаратор однороторный

1 -многополюсныйротор; 2 - барабан; 3 -привод; 4 - приемник неэлектропроводного материала; 5 - приемник электропроводного материала

 

Ротор находится внутри барабана из нержавеющей стали, служащего для транспортирования разделяемого материала в зоне действия вращающегося магнитного поля. Частота вращения ротора 17 с-1.

Барабан вращается под влиянием электродинамических сил взаимодействия с полем ротора. Частота его вращения поддерживается на уровне 0,11 с-1 специальным демпфирующим устройством. Разделяемый материал равномерно подается на барабан сепаратора, откуда электропроводные частицы отбрасываются полем ротора в дальний приемный бункер, а неэлектропроводные - свободно скатываются с барабана в ближний бункер.

Электродинамический сепаратор ленточного типа (рис. 8) представляет собой комплекс механизмов, включающий ленточный транспортер, приводной барабан которого выполняет функцию сепаратора. Вращающееся магнитное поле создается обмоткой трехфазного переменного тока, помещенной в пазы ротора.

Рис. 8. Электродинамический сепаратор ленточного типа

1- ленточный конвейер; 2 - барабанный  трехфазный ротор; 3 – бункер неэлектропроводного  материала; 4 - бункер электропроводного  материала; 5 - привод

Электрическая сепарация применяется для обработки сыпучих материалов крупностью от 0,05 до 5 мм, переработка которых другими методами малоэффективна или недопустима с экологической точки зрения.

При электрической сепарации дробленых отходов используются различия в эффектах взаимодействия заряженных частиц разделяемых компонентов с электрическим полем. Различают электрическую сепарацию в электростатическом поле, поле коронного разряда, трибоадгезионную сепарацию. С их помощью решают задачи обогащения, классификации и обеспыливания как рудного сырья и некондиционных продуктов в металлургии черных, цветных и редких металлов, так и многих неметаллических материалов (тонкодисперсного кварца, формовочных песков, известняка, песка для стекольной промышленности и др.).

В однородном электрическом поле на заряженную частицу действует электрическая (кулоновская) сила Е, обусловленная наличием заряда на частице:

F = Eq, (21)

где Е - напряженность электрического поля, В/м; q - заряд частицы, Кл.

В неоднородном электрическом поле воздействие на такую частицу более сложное.

Электростатическая сепарация основана на различии электропроводности и способности к электризации трением (трибоэлектрический эффект) минеральных частиц разделяемой смеси. При контакте частиц сепарируемых материалов с поверхностью заряженного металлического электрода электропроводные частицы приобретают заряд и отталкиваются от него. Величина заряда зависит от электропроводности частиц. При небольшой разности в электропроводности частиц используют электризацию их трением (путем интенсивного перемешивания или транспортирования по поверхности вибролотка). Наэлектризованные частицы направляют в электрическое поле, где происходит их сепарация.

Сепарация в поле коронного разряда, создаваемого между коронирующим (заряженным до 20-50 кВ) и осадительным (заземленным) электродами, основана на ионизации пересекающих это поле минеральных частиц оседающими на них ионами воздуха и на различии в интенсивности передачи этими частицами приобретенного таким образом заряда на поверхность осадительного электрода. Эти различия выражаются в траекториях движения частиц.

Трибоадгезионная сепарация основана на различии в адгезии (прилипании) к поверхности наэлектризованных трением частиц разделяемого материала. Температура процесса существенно влияет на силу адгезии, которая увеличивается или уменьшается электрическими силами, вызываемыми трибоэлектрическими зарядами. Помимо этого, на частицы действуют силы тяжести и центробежные силы, что в совокупности приводит к разделению частиц по вещественному составу и крупности.

Электрические сепараторы классифицируют по характеру электрического поля (электростатические и с коронным разрядом), способу электризации (с электризацией контактным способом, в поле коронного разряда, трибоэлектризацией и др.) и по конструкции рабочих органов (барабанные, камерные, ленточные, лотковые, пластинчатые, полочные и др.).

На рис. 9 показана принципиальная схема барабанного электрического сепаратора для разделения смеси материалов по электропроводности. Исходный материал из бункера1 подается на заряженный барабан 2. В результате заряжения частиц одноименным зарядом при контакте с барабаном они отталкиваются от него и, двигаясь по криволинейным траекториям, попадают в приемник для электропроводных фракций 7. Рис. 9. Барабанный электрический сепаратор

Неэлектропроводные частицы, заряжаясь медленнее, падают без отклонения или частично удерживаются на барабане и попадают в приемник 4 в результате очистки поверхности барабана щеткой 3. Смесь частиц материалов различной электропроводности концентрируется в среднем приемнике 5. Регулирование качественного состава фракции осуществляется поворотом делительной перегородки 6.