книги / Переработка отходов производства и потребления

Резка металлолома на аллигаторных ножницах производится поштучно, а потому они малопроизводительны. Схематическое ус­

Представляют интерес передвижные (на колесном шасси) алли­ гаторные ножницы с гидравлическим приводом.

Кроме ножниц различного типа для механической резки лома цветных металлов применяют пилы.

В зависимости от вида режущего инструмента различают пилы дисковые и ножовочные. Дисковые пилы применяются с подвиж-

ным (салазковые и маятниковые) и стационарно установленным вращающимся диском (рис. 9.10).

Рис. 9.10. Дисковые пилы:

а- салазковые; б - маятниковые; в - стационарные

Усалазковых пил привод диска расположен на подвижной ра­ ме с направляющими салазками. Жесткость станины и самих сала­ зок исключает боковое биение диска, что является основным до­ стоинством этих пил.

Умаятниковых дисковых пил привод диска расположен на ра­ ме-маятнике, совершающей возвратно-качательные движения. В салазковых и маятниковых пилах отходы неподвижно крепятся на столе, а вращающаяся пила подается на разрезаемые отходы. У пил со стационарно установленным диском отходы при резке пода­ ются под вращающийся диск.

Дробление вьюнообразной стальной стружки осуществляется на стружкодробильном агрегате (рис. 9.11). Стружка загружается с помощью крана порциями по 200 - 300 кг в разрывное устройство, где происходит ее разрыхление и предварительное дробление.

Рис. 9.11. Стружкодробильный агрегат модели СДА-7:

1 - ленточный транспортер; 2 - молотновая дробилка; 3 ~ молоток; 4 - ловушка

Затем стружка с помощью ленточного транспортера 1 подается в молотковую дробилку 2, откуда дробленая стружка с помощью другого транспортера подается в сборочный контейнер. Недробимые предметы удаляются из дробилки через специальную ловуш­ ку. Дробилка агрегата СДА-7 имеет ротор диаметром 830 мм и длиной 800 мм; частота вращения ротора 12,5 с”1. Установочная мощность электропривода 75 кВт, производительность агрегата 1 т/ч.

С целью подготовки к утилизации стружки из легированной высокопрочной стали используют переплав. Процесс осуществляет­ ся в дуговых печах небольшой емкости от 1,5 до 5,0 т. В результа­ те переплава получают слитки усредненного состава.

Для дробления отходов металлов получили распространение молотковые, роторные, ножевые, щековые и виброщековые, конус­ ные и конусно-инерционные, валковые и другие дробилки, а также мельницы.

Часто отходы (особенно в виде конкретных изделий) имеют сложное конструктивное исполнение, когда соединены в единое це­ лое детали из различных материалов: полимеров, металлов, стекла и др. Для разделки таких отходов целесообразно применять крио­ генную технологию, поскольку различные материалы по-разному реагируют на охлаждение и последующее нагружение.

Стали и полимеры при понижении температуры в условиях ударного нагружения проявляют склонность к хрупкому разруше­ нию, а алюминий, медь, свинец сохраняют пластичность и вяз­ кость. Поэтому при измельчении этих материалов в условиях глу­ бокого охлаждения поведение их различно: стали, полимеры, рези­ ны - измельчаются, а цветные металлы - нет. После дробления смесь разделяется с помощью классификации или сепарации. Та­ ким способом можно перерабатывать смешанный лом черных и цветных металлов, а также лом кабельных изделий.

Для охлаждения отходов используют турбохолодильные маши­ ны (ТХМ), которые обеспечивают температуру рабочей среды (воздуха) от -100 до -120°С. Для более низкого (криогенного) ох­ лаждения отходов используют жидкий азот.

Себестоимость получения холода достаточно высока, особенно при использовании жидкого азота. Для снижения затрат на охлаж­ дение отходов последовательно применяют ТХМ и жидкий азот.

Время охлаждения отходов зависит от плотности их укладки в камере, условий обдува, начальной температуры металла и темпе­ ратуры охлаждающего воздуха. Производительность технологиче­ ской линии охлаждения отходов определяется в основном холо­ дильной установкой.

Копровое дробление применяется для переработки крупногаба­ ритного, массивного стального или чугунного лома и скрапа. При этом способе используются мощные копровые установки, характе­ ристики которых приведены в табл. 9.4. Схематически копровые установки различных типов показаны на рис. 9.12, 9.13.

Рис. 9.12. Эстакадный копер:

1 - копровая баба; 2 - грузоподъемный электромагнит; 3 - крановая тележка; 4 - бойный мостовой кран; 5 - мосто­ вой кран для подачи и уборки лома; 6 - шабот; 7 - фундамент; 8 - железо­ бетонная защитная стенка; 9 - загру­ зочное окно; 10 - стальная защитная

стенка

Эстакадные копро­ вые установки имеют загрузочную эстакаду, по которой перемеща­ ется мостовой кран, бойное место и второй ярус с перемещающим­ ся по нему бойным краном. Подача лома и удаление готовой про­ дукции с бойного места осуществляется мосто­ вым краном. Подъем и сбрасывание копровой бабы производится бойным краном. Уста­ новка монтируется на специальном фунда­ менте и имеет обшив­

ку, ограничивающую 1 - разлет осколков, обра­ 3 - зующихся при дробле­ нии. В зависимости от

вида измельчаемого лома загрузка бойного места производится по­ штучно (крупные изложницы) или порциями (тонкостенное

литье).

Энергия, расходуемая на дробление на копровой установке, за­ висит от массы и формы копровой бабы, а также высоты ее паде­ ния. Существенное влияние на эффективность измельчения оказы­

вает форма бабы. Оптимальна грушевидная копровая баба с пло­ ским дном.

Копровые бабы изготавливают из стали, содержащей 0,1 - 0,2% углерода, и термически закаливают. Долговечность копровых баб невелика (до 6000 - 7000 т измельченного металлолома). Бо­ лее долговечны копровые бабы, изготовленные из стали, содержа­ щей 12 - 18% марганца.

Помимо копровых установок для дробления чугунного лома ис­ пользуются гидравлические прессы (УРИСК), снабженные мани­ пулятором (рис. 9.14).

Рис. 9.14. Установка для разделки изложниц соосными клиньями (УРИСК):

Манипулятор перемещается по рельсовым путям и захватывает изложницу, транспортирует ее к прессу, устанавливает и фиксиру­ ет изложницу в рабочем положении, осуществляет вращение ее вокруг вертикальной оси и перемещение вдоль и поперк продоль­ ной оси пресса. Изложница помещается грузоподъемным механиз­ мом в зону действия манипулятора 4 и захватывается им. После этого манипулятор, установленный на грузовой тележке 6, захва­ тывает изложницу и перемещает ее к прессу 7. Подвижный клин 2 перемещается по направлению к изложнице, движение которой ог­ раничивается упором J. В результате от изложницы откалывается кусок стенки. Манипулятор поворачивает изложницу и подводит к

упору другую ее стенку. Подвижный клин вновь перемещается до упора в изложницу и отламывает от нее кусок другой стенки. Про­ цесс повторяется несколько раз. Оставшаяся неразломанной часть изложницы транспортируется на разламывание на копровую уста­ новку.

Использование гидравлических прессов для разделки чугунных изложниц позволяет исключить тяжелый ручной труд и повысить производительность оборудования.

Для переработки крупных стальных и чугунных массивов ис­ пользуют взрывное дробление, основанное на способности взрывча­ тых веществ (ВВ) выделять большое количество энергии, распро­ страняющейся с огромной скоростью. Взрывное дробление приме­ няется для разрушения крупногабаритных высокопрочных конст­ рукций (мосты, здания, сооружения), массивного оборудования и других изделий. Как правило, взрыв используют для первичного разрушения на фрагменты, которые затем дробят на более мелкие куски другими машинами (копрами, дробилками и др.). Этот спо­ соб требует специальных навыков, так как использует материалы и технологию повышенной опасности.

При проведении взрывных работ необходимы: тщательное со­ блюдение технологии; правильный выбор и расчет мощности заря­ дов; обеспечение мер безопасности; правильное транспортирование и хранение ВВ.

Работы должны проводиться специально обученными людьми, имеющими документы на право ведения взрывных работ.

При дроблении с помощью взрыва важнейшую роль играют природа ВВ, мощность заряда, его форма и расположение на взры­ ваемой конструкции, технология проведения взрыва. Для изготов­ ления зарядов используют бризантные ВВ, такие, как тринитрото­ луол, тэн, гексоген, композиты на основе аммиачной селитры и нитроглицерина.

При определении мощности заряда учитывают форму и разме­ ры взрываемой конструкции и прочность материала, из которого она изготовлена. В общем виде количество ВВ, необходимое для взрывного дробления, определяется произведением удельного рас­ хода ВВ, которое берется из таблиц, на площадь поперечного сече­ ния взрываемого изделия. Средний удельный расход ВВ при дроб­ лении металлолома 0,005 кг/см2 для чугуна и 0,025 кг/см для стали, однако он может возрастать в несколько раз при разделке особо сложных конструкций, например валков. Как правило, вели­ чина заряда не превышает 40 кг. Следует отметить, что определе­ ние оптимальной мощности заряда требует больших практических навыков, так как она является функцией многих факторов.

Не последнюю роль при определении мощности заряда играют его форма и расположение на взрываемой конструкции. Заряд мо­ жет быть вытянутым или компактным, находиться внутри изделия

и на его поверхности. Энергия заряда, расположенного на поверх­ ности изделия, расходуется неэффективно. Вытянутые заряды, у которых длина равна пяти и более диаметрам, позволяют осущест­ влять дробление наиболее эффективно, так как при такой форме заряда наиболее полно используется выделяющаяся энергия.

Большое влияние на полноту использования энергии взрыва оказывает качество контакта между зарядом и поверхностью взры­ ваемой конструкции. Заполнение пустот между зарядом и конст­ рукцией различными инертными материалами способствует повы­ шению эффективности дробления взрывом.

Технология проведения взрыва зависит от формы изделия, под­ лежащего дроблению. Массивный лом, например валки, взрывают шпуровыми зарядами. Относительно тонкостенный лом (маховики, станины) взрывают накладными зарядами.

Пустотелый лом (изложницы) взрывают вложенными или под­ весными зарядами с использованием воды (гидровзрыв). Этот про­ цесс осуществляется следующим образом. Изложницу помещают внутри специального металлического резервуара, который запол­ няется водой. Таким образом, вода находится не только внутри из­ ложницы, но и снаружи ее; при этом вода в резервуаре служит уп­ ругой средой, воспринимающей давление ударной волны. Это по­ зволяет: увеличить выход габаритных кусков отходов; уменьшить расход взрывчатых веществ; снизить сейсмичность процесса; устра­ нить опасный разлет кусков отходов.

Способ фрагментирования с применением энергии взрыва в водной среде используют также для переработки отходов с резко отличающимися пластическими и прочностными свойствами ком­ понентов, например сростков металл - стекло.

Для дробления крупногабаритного металлолома с помощью взрыва используют взрывные ямы. В таких конструкциях можно измельчать изделия массой 50 т и более.

На рис. 9.15 показана схема устройства взрывной ямы для под­ рыва изложниц в воде.

Стены и основание 1 взрывной ямы изготовлены из железобе­ тона и имеют толщину 0,8 - 1,4 м. Стальные плиты (J, 5, б), име­ ющие толщину 10 - 30 см, крепятся болтами 4. Гашение ударной волны осуществляется деревянными балками 2, вместо которых можно применять резиновые прокладки (резиновую крошку) или песчаную засыпку. Для откачки воды по трубе 10 предназначен насос 9. Заряд подвешен в изложнице 11.

Важную роль играет съемная крышка S, так как, с одной сто­ роны, она должна легко сниматься или отодвигаться, освобождая проем ямы для загрузки металлоломом, а с другой - гасить удар­ ную волну и выдерживать непосредственные удары разлетающих­ ся продуктов дробления. Для этого крышку делают составной из нескольких секций, общая масса крышки - до 550 т, и перемеща­

ется она с помощью мостового крана, грузоподъемность которого доходит до 100 т.

Рис. 9.15. Устройство взрывной ямы для подрыва изложниц в воде:

Глубина ямы составляет 4 - 5 м, длина доходит до 9, а ширина до 6 м, что позволяет довести внутренний объем ямы до 270 м .

Способ измельчения металлолома взрывом применяется доста­ точно широко, но связан с особо высокой опасностью, и потому ор­ ганизация таких работ требует тщательного выполнения мер без­ опасности. Расход взрывчатых веществ, форма и размеры заряда, технология выполнения работ и меры безопасного их проведения детально описаны в специальной литературе.

Термическое измельчение металлолома заключается в местном расплавлении кусков лома. Различные термические методы из­ мельчения делятся на: газовую, плазменную, кислородно-дуговую резку, шпурение с помощью кислородного копья.

Наибольшее распространение получила газовая резка, которая используется для разделки лома из нелегированных и низколеги­ рованных сталей, имеющего толщину до 500 мм. В частности, ши­ роко применяют газовую резку для разделки автомобилей, судов, вагонов, контейнеров, рельсов и другого крупногабаритного лома. Процесс газовой резки включает три стадии: подогрев металла в газовом пламени до температуры воспламенения, окисление (сго­ рание) металла в кислородной струе и выдувание кислородной струей жидких продуктов из зоны резки.