книги / Переработка отходов производства и потребления

Для разогрева металла ацетилено-кислородное пламя направ­ ляют на поверхность металла, а после разогрева до температуры 1150 °С через мундштук горелки подают кислород, в результате чего металл начинает интенсивно окисляться. Продукты химиче­ ской реакции окисления расплавляются, а нижележащие слои ме­ талла нагреваются до температуры воспламенения.

При больших толщинах металла расход кислорода велик, так как он необходим не только для окисления металла, но и для вы­ дувания продуктов горения и расплавленного металла из разреза.

Газовую резку нельзя применять для разделки изделий из вы­ соколегированных сталей, так как присутствующие в их составе легирующие элементы образуют в результате окисления тугоплав­ кие оксиды, которые не поддаются плавлению при температурах, достигаемых при газовой резке (около 1600 °С).

Представляет интерес мобильная установка для газопламенной резки металлов, разработанная в МГТУ им. Н. Э. Баумана (термо­ резак ТР-3). Установка работает на керосине, имеет низкую массу (не более 1,7 кг) и способна разрезать отходы углеродных, высоко­ легированных сталей, чугуна, композитов, железобетона и других материалов. Максимальная толщина разрезаемых кусков металла составляет для низкоуглеродистой стали 300 и для броневой стали 250 мм.

Работа установки базируется на сочетании кислородного спосо­ ба резки горючих материалов и термоструйного способа резки не­ горючих материалов. Разрушение разрезаемых материалов проис­ ходит вследствие комплексного воздействия на них высокотемпера­ турной химически активной струи продуктов сгорания высококало­ рийного топлива, вытекающей из резака с большой скоростью. Ус­ тановка конструктивно проста и надежна в работе.

Для измельчения лома из легированных сталей применяют плазменную резку, которая позволяет разрезать лом с толщиной стенок до 150 мм.

Плазменная струя образуется за счет возникновения электри­ ческой дуги в газовом потоке. Газ подогревается дугой до такого состояния, при котором его молекулы ионизируются. Энергия струи плазмы выплавляет и частично испаряет металл из полости реза. Природа плазмообразующего газа влияет на скорость плаз­ менной резки металла. По влиянию на скорость резки газы распо­ лагаются в такой последовательности (в порядке увеличения ско­ рости): аргон, гелий, азот, водород. Однако природа газа влияет и на долговечность работы сопла, из которого вытекает плазма. Она снижается в ряду: аргон, азот, гелий, водород. Итак, наибольшую скорость резки обеспечивает водород, но он же в максимальной степени снижает долговечность инструмента. Поэтому на практике

щий из сопла 6 газ, образуя плазменную струю. Сопло предохра­ няется от расплавления потоком охлаждающей воды, подаваемой в его рубашку.

Ассортимент выпускаемых промышленностью плазмотронов до­ статочно разнообразен благодаря различному конструктивному оформлению их элементов. Промышленные автоматизированные установки для плазменной резки металлов обеспечивают скорость резки до 10 м/мин, работают при напряжении 350 В и силе тока до 1000 А. Ручные плазменные резаки могут резать металл со ско­ ростью 2 - 4 м/мин, потребляют ток силой до 400 А при напряже­ нии до 200 В.

Кислородно-дуговую резку применяют реже, но она также по­ зволяет измельчать лом из легированных сталей. Правда, толщина стенок такого лома не должна превышать 80 мм. Для создания ду­ ги используется постоянно плавящаяся проволока, служащая в ка­ честве отрицательного электрода, а положительным электродом является металлолом.

Сущность процесса итурения кислородным копьем (рис. 9.17) состоит в постоянном сжигании в кислородном пламени стальной трубы, по которой подается газ. Для создания кислородного копья используют стальные трубы с внутренним диаметром 3 и 6 мм.

4 - редуктор; 5 - кислород­ ная установка

Резка лома цветных металлов огневыми методами сопровожда­ ется большими потерями металла, имеет низкую производитель­ ность и относится к работам повышенной опасности. Она применя­ ется в основном для фрагментирования крупногабаритных отходов (самолетный лом, гребные винты и т. п.) при таких объемах пере­ работки, когда применение других методов экономически нецеле­ сообразно.

9.4. Сепарация лома и отходов цветных металлов

При переработке лома и отходов цветных металлов особое зна­ чение для их рационального использования имеет процесс сепара­ ции, который может осуществляться в воздушной среде (сухие способы) или в различных жидкостях (мокрые способы).

К сухим способам сепарации относятся: магнитные, электроди­ намические, электрические и пневматические. К мокрым способам

сепарации относятся: тяжелосредные, магнитогидростатические и гидравлические. Эти способы рассмотрены в гл. 4.

Такие способы сепарации относятся к силовым. Они имеют су­ щественные недостатки: низкую эффективность процессов, боль­ шой расход энергии и высокие капитальные затраты. В последнее время разрабатываются и внедряются более эффективные, так на­ зываемые информационные способы сепарации. Одним из перспек­ тивных информационных способов сепарации является радиомет­ рический.

Радиометрическая сепарация лома и отходов цветных металлов основана на эффектах взаимодействия излучений с кусками отхо­ дов. Сущность процесса заключается в следующем. Если на кусок или порцию исходного сортируемого материала направить поток излучения, то вещество, из которого состоит анализируемый кусок или порция материала, взаимодействуя с излучением, будет ме­ нять интенсивность или состав излучения. Регистрируя параметры этого излучения с помощью приемника, получают иинформацию о свойствах анализируемого сырья. Для согласования приемника из­ лучений с устройством, которое осуществляет вывод куска или порции материала из потока сепарируемого отхода, в установку включают узел переработки информации (блок-анализатор). Меж­ ду всеми основными блоками сепарационной установки для сорти­ ровки лома и отходов цветных металлов могут устанавливаться фильтрующие элементы, уменьшающие погрешности измерения.

При автоматической сортировке электронная схема осуществ­ ляет прием информации, обработку ее по заранее заданному алго­ ритму и выработку управляющего сигнала на удаление кусков или порции сортируемого материала с заданными свойствами (элемент­ ным составом).

Для обогащения и сортировки лома и отходов цветных метал­ лов наиболее перспективны рентгенорадиометрический, радиорезонансный, фотометрический и нейтронно-активационный методы.

К основным конструктивным узлам радиометрических сепара­ торов относятся: механизм, подающий куски цветного металла или порции исходного сырья в зону анализа, блок-анализатор и испол­ нительные механизмы. В сепараторах, рассчитанных на сортировку лома и отходов цветных металлов по нескольким классам крупно­ сти, имеются приспособления, обеспечивающие учет массы.

Питающее устройство предназначено для подачи исходного сырья на сепарацию. В качестве питающего устройства используют электровибрационные, конусные и тарельчатые питатели. Транс­ портирующие устройства сепараторов предназначены для создания покускового режима питания и подачи кусков отходов в зону облу­ чения и последующего разделения их на фракции. По типу транс­ портирующего устройства сепараторы могут подразделяться на ленточные, вибрационные, ковшовые и карусельные. Устройства

вибрационного типа обеспечивают скорость перемещения материа­ ла до 0,8 - 1,2 м/с, ленточного типа - 2 - 4 м/с и более. Транс­ портирующее устройство может быть одноили многоканальным. Оно позволяет увеличить скорость движения материала по сравне­ нию с питателем, поэтому при сходе с питателя кусок отрывается от идущего за ним следом, что позволяет получить необходимый интервал.

В качестве источников первичного излучения в радиометриче­ ском сепараторе применяются ампульные радиоизотопные источ­ ники: Fe , Со57, Cd109, Am241 и рентгеновские трубки. Узел излу­ чения или вся зона обмера снабжаются защитными экранами, обеспечивающими безопасность обслуживающего персонала.

Детекторные системы сепараторов состоят из измерителя спек­ трального состава и интенсивности вторичного излучения кусков исходного сырья и блока оценки их геометрических размеров или массы. Для регистрации вторичного характеристического излуче­ ния применяют сцинтилляционные, пропорциональные счетчики и полупроводниковые детекторы.

Исполнительные механизмы по команде блока-анализатора выводят из потока разделяемой смеси те или иные куски цветных металлов в соответствующие приемные бункеры. В радиометриче­ ских сепараторах чаще применяют электропневматические и ши­ берные исполнительные механизмы с приводом от тяговых элект­ ромагнитов.

На рис. 9.18 приведена схема работы радиометрического сепа­ ратора с электродинамическими сбрасывателями. Последние созда­ ют бегущее электромагнитное поле, обеспечивающее силовое воз­ действие на немагнитные электропроводящие тела (куски цветных металлов и их сплавов).

Рис. 9.18. Схема рент­ генорадиометрическо­ го сепаратора с элект­ родинамическими сбрасывателями:

1 - устройство форми­ рования покусковой подачи; 2 - конвейер; 3 ~ детектор; 4 - блоканализатор; 5 - блок уп­ равления исполнитель­ ными механизмами; 6 -

ЭД-сбрасыватель; 7 - короба

Для реализации процесса радиометрической сепарации в тех­ нологических схемах переработки лома и отходов цветных метал­ лов создан ряд конструкций сепараторов, различающихся применя­ емыми источниками первичного излучения, детекторными систе­ мами, исполнительными механизмами, количеством сепарационных каналов и получаемых фракций.

На рис. 9.19 показана линия переработки низкокачественных отходов цветных металлов с использованием комплекса радиомет­ рической сортировки.

Рис. 9.19. Линия переработки низкокачественных отходов цветных металлов

Исходное сырье грейфером 1 подают на фрагментатор 2, отку­ да фрагментированный лом поступает в молотковую дробилку 3. Из дробленого продукта воздушным потоком от вентилятора 7 уда­ ляется пылевидная фракция (пыль, бумага, текстиль, мелкие час­ тицы металла и др.), которая накапливается в циклоне 5 и рукав­ ном фильтре 6. Куски металла пластинчатым питателем 4 подают­ ся на сепаратор-пучковыделитель 5, с помощью которого из дроб­ леного лома выделяются пучки проволоки, текстиля и т. п. Далее сырье поступает на ленточный конвейер 9, над которым установле­ ны два подвесных саморазгружающихся магнитных сепаратора 10 и // . Первый сепаратор со слабым магнитным полем предназначен для выделения из смеси только кусков свободного железа, второй

сепаратор с сильным магнитным полем - для выделения механиче­ ских сростков ферромагнитных материалов и цветных металлов. Для выделения этих сростков используется также электромагнит­ ный шкив 12 с сильным магнитным полем. Оставшийся на ленточ­ ном конвейере немагнитный продукт подается в барабанный гро­ хот 13. Здесь дробленый продукт разделяется по классам круп­ ности - 10, +10 - 40 и +40 - 150 мм. Фракции крупностью +10 - 40 и +40 - 150 мм подаются соответственно на вибрационный 14 и ленточный 15 электродинамические сепараторы. С помощью этих сепараторов получают два продукта: первый - концентрат цветных металлов, который преимущественно содержит куски алюминиевых сплавов, второй - неметаллические материалы, нержавеющую сталь, титан.

Концентраты цветных металлов после дробления, магнитной и электродинамической сепарации поступают на комплекс автомати­ зированной сортировки 16 отходов цветных металлов по группам и маркам сплавов.

Комплекс состоит из бункера-накопителя, устройства формиро­ вания покусковой подачи исходного сырья, транспортирующих уст­ ройств, узла облучения кускового сырья, блока детекторов Д, бло­ ка-анализатора БА, блока управления исполнительными механиз­ мами БУИМ, системы исполнительных механизмов ИМ, приемни­ ков продуктов сепарации.

Комплекс работает следующим образом. Исходное сырье посту­ пает через бункер-накопитель на вибропитатель и далее на уст­ ройства покусковой подачи дробленого материала, где обеспечива­ ется заданная скорость транспортировки и необходимый интервал между кусками дробленого лома, которые подаются в зону облуче­ ния, создаваемую рентгеновскими трубками. Регистрация вторич­ ного характеристического излучения каждого сепарируемого куска осуществляется с помощью спектрометрического детектора. Сигнал с детектора поступает в блок-анализатор, который определяет эле­ ментный состав кусков. Выделение кусков в соответствующий ко­ роб осуществляется исполнительными механизмами блока управ­ ления. Технические характеристики комплекса представлены ни­ же:

9.5.Технологические схемы переработки лома

иотходов металлов

Переработка старых автомобилей. Одной из сложных про­ блем при переработке вторичных металлов является переработка легковесного, в частности автомобильного лома, поскольку такой лом содержит большое количество неметаллических материалов, а также цветных металлов. Принципиальная схема утилизации из­ ношенных автомобилей показана на рис. 9.20.

АВТОМОБИЛЬ

Неметаллические

материалы

Цветные металлы

Черные металлы

Рис. 9.20. Принципиальная схема утилизации изношенных автомобилей

Для дробления и сортировки легковесного металлолома приме­ няют комплексные установки. Ниже приведены характеристики некоторых комплексных установок для дробления легковесного ме­ таллолома, выпускаемых фирмой ’’Lindemann” (Германия):

Схема работы одной из них показана на рис. 9.21. Установка состоит из: загрузочного устройства; дробилки; комплекса оборудо­ вания для сортировки, включая воздушный и магнитный сепарато­ ры; системы конвейеров; электро- и гидропривода; системы пылеу­ лавливания; пульта управления.