ТЕХНОЛОГИИ ОТХОДОВ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В СЕРВИСЕ

Раздел: Технологии и производство

Выше показано, что выталкивающая сила, действующая на металл и способствующая его удалению из потока транспортируемого материала, может быть существенно увеличена при импульсной подаче тока в обмотку линейного двигателя - путем включения индуктора

в момент нахождения металла в зоне его действия (импульсный режим работы).

Величина электродинамической силы как функции изменения удельного давления образцов металлов и толщины конвейерной ленты возрастает при импульсном режиме работы сепаратора (по сравнению с постоянным) от 1,15-1,3 до 2,2-2,5 раз, причем возрастает тем больше, чем выше удельная проводимость металла и чем меньше толщина конвейерной ленты ( 5.62). Для аппарата данной конструкции существует некоторый предел крупности извлекаемого материала той или иной проводимости.

Импульсный режим работы электродинамического сепаратора в промышленных условиях обеспечивается его автоматическим включением на 1-2 секунды с помощью металлоискателя в момент попадания цветного металла в зону бегущего магнитного поля.

Применение металлоискателя, устанавливаемого для обнаружения металлов в отходах, транспортируемых конвейерной лентой, перед сепаратором допустимо при содержании цветных металлов в ТБО до 1,5% (металл в потоке встречается периодически).

Комбинация металлоискателя и электродинамического сепаратора создает наиболее экономичные условия работы индуктора (минимизация расхода энергии) и обеспечивает максимальную эффективность его работы как сортирующего устройства (импульсная подача тока в обмотку ЛД) при обогащении ТБО. Кроме того, как показала практика, при импульсном режиме работы сепаратора поверхность индуктора почти не нагревается (в отличие от постоянного режима, когда поверхность индуктора нагревается до 100° уже за 12-13 минут работы, что затрудняет его дальнейшую эксплуатацию по чисто технологическим причинам).

Как отмечено, извлечение цветных металлов при обогащении ТБО во многом зависит от эффективности подготовки отходов к электродинамической сепарации. В основном подготовку ТБО определяют два фактора: первый - предварительное удаление легкой фракции и черных металлов; второй - скорость и равномерность подачи материала в зону сепарации.

1. Извлечение из ТБО цветных металлов без разделения потока на две фракции - легкую и тяжелую - затруднено, так как цветной металлолом «запутывается» в легких компонентах ТБО и его чрезвычайно трудно выделить в самостоятельный продукт (по этой же причине невозможно обеспечить и высокое извлечение черного металлолома). Поэтому при обогащении ТБО с целью извлечения цветных металлов обязательно введение аэросепарации как вспомогательной технологической операции.

После удаления из ТБО легкой фракции должна быть введена операция извлечения или доизвлечения черных металлов, поскольку их присутствие в потоке затрудняет применение электродинамической сепарации. При этом наиболее крупные железные предметы должны быть извлечены в начале процесса, что позволяет наилучшим образом реализовать аэросепарацию для разделения ТБО на две фракции (уменьшение потока материала, ударной нагрузки на аппараты и пр.).

2. Скорость подачи материала в зону сепарации (определяемая, как правило, скоростью конвейерной ленты), а также характеристика транспортируемого потока (равномерная подача, загрузка в один слой или навалом и т.п.) оказывают существенное влияние на результаты электродинамической сепарации.

зависимость основных показателей обогащения от распределения цветных металлов в потоке ТБО при различной скорости конвейера.

Как видно из рисунка, извлечение цветных металлов определяется их положением в потоке ТБО и обратно пропорционально скорости конвейерной ленты, снижаясь при увеличении скорости.

Предпочтительная скорость конвейера - не более 1 м/с, загрузка материала на ленту - преимущественно в один слой.

3. Для обеспечения равномерной и монослойной подачи материала в зону сепарации применяют вибропитатели (виброжелоба), заменяют конвейерную ленту на специальные вибрирующие деки, а также используют систему ленточных конвейеров с последовательно увеличивающимися скоростями.

А) Установка виброжелоба для подачи отходов в процесс электродинамической сепарации во вращающемся магнитном поле (источник поля - постоянные магниты, помещенные либо во вращающийся ролик небольшого диаметра, либо во вращающийся барабан диаметром 2-4 м) показана на  5.64 и 5.66.

Магнитные ролики, встроенные в приводной барабан ленточного конвейера, широко применяются в европейской практике переработки отходов (см.  5.47). Предпочтительной является ( 5.65) модернизированная конструкция сепаратора с установкой магнитного ролика эксцентрично по отношению к приводному барабану конвейера (с возможностью регулирования положения ролика). Такая конструкция обеспечивает надежную защиту поверхности барабана и конвейерной ленты от повреждения частицами ферромагнитных компонентов, случайно попадающих между верхней и нижней ветвью конвейерной ленты. Срок службы оборудования существенно возрастает: ферромагнитные компоненты, попадая во внутреннее пространство конвейера, не притягиваются к барабану магнитными силами и не прожигают его поверхность и поверхность ленты. Одна из ведущих фирм - производителей электродинамических сепараторов подобного типа - Steinert (Германия).

Сепаратор барабанного типа разработан в США ( 5.66), он представляет собой барабан 4, материал в который загружается из бункера 1 с помощью входящего внутрь барабана виброжелоба 2 с вибровозбудителем 15.

Угол наклона барабана 4 к горизонтали регулируется в пределах от 4 до 15°. Нижний конец барабана расположен так, что отходы падают на его внутреннюю поверхность в заданную по длине точку, расположенную приблизительно посередине барабана. Барабан смонтирован на раме 11, шарнирно связанной с неподвижным опорным элементом 13. За счет регулирования по вертикали опор 8 и 10 изменяют угол наклона барабана.

Барабан установлен на роликах 6 - по два на каждом конце барабана, - смонтированных в кронштейнах 14 на раме 11. Один из роликов 6 соединен валом 9 с электродвигателем 5. Этот ролик за счет трения обеспечивает вращение барабана.

Под верхним концом барабана установлено приемное устройство 12, в котором собираются цветные металлы, выделенные из ТБО. Второе приемное устройство 7 расположено под нижним концом барабана, в нем собираются непроводящие компоненты. Приемные устройства представляют собой бункера или короба, а при необходимости выполняются в виде конвейеров.

Каждый ряд образован несколькими мелкими магнитами (стыкуются торцами) или представляет собой один длинный магнит. Магниты приклеиваются к поверхности барабана или крепятся с помощью механических средств. Если барабан 4 изготовлен из магнитного материала, например стали, магниты удерживаются на его внутренней поверхности силами магнитного притяжения.

Для надежной работы системы желательно предварительно удалить черные металлы из смешанных отходов перед их загрузкой в бункер 1 (например, с помощью магнитного шкива или подвесного сепаратора). Таким образом, в желоб поступают смешанные отходы, содержащие только неферромагнитные металлы.

Магниты, выполненные в виде полос, имеют одинаковую толщину и чередующиеся северный и южный магнитные полюсы, в результате чего вдоль внутренней поверхности барабана образуются последовательно изменяющиеся противоположно направленные статические магнитные поля. Из северного полюса каждого из магнитов выходят силовые линии, часть из них изгибается вверх по наклонной поверхности под углом, равным углу наклона барабана, другая часть изгибается вниз и входит в южные полюсы магнитов на другой стороне магнитной системы.

Таким образом, между любыми тремя соседними магнитными полюсами возникают два противоположно направленных магнитных поля, распространяющиеся по внутренней поверхности магнитного ряда и под постоянным углом к продольной оси. Обрабатываемый материал при вращении барабана пересекает силовые линии, формируемые чередующимися магнитными полями и проходящие над поверхностью магнитов.

Когда барабан с магнитами вращается по часовой стрелке, магнитные поля, последовательно пересекая обрабатываемый материал, индуцируют в проводящих составляющих вихревые токи. В результате возникает сила, под действием которой проводящие составляющие перемещаются вверх вдоль наклонного днища барабана. Направление вращения барабана определяет направление движения проводящих составляющих под действием таких электромагнитных сил.

В итоге проводящие компоненты непрерывно движутся вверх и разгружаются через верхний торец барабана в приемник 12. Непроводящие компоненты, на которые магнитное поле не воздействует и в которых, следовательно, не индуцируются вихревые токи, постепенно скользят вниз и разгружаются через нижний торец барабана в приемник 7.

Полнота разделения проводящих и непроводящих материалов может регулироваться изменением угла наклона барабана и частоты его вращения. Необходимо, чтобы ряд магнитов был уложен до торцов барабана и особенно до его верхнего торца. Это обеспечивает эффективное удаление проводящих компонентов из барабана. Чтобы предотвратить смещение магнитов вдоль оси барабана, по его торцам установлены кольца 3, которые перекрывают концы магнитного ряда.

Б). Для равномерной и моноелойной подачи материала в процесс сепарации электродинамические сепараторы могут быть установлены на вибрирующую деку (разработка Японии). 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.

Поверхность линейных двигателей закрыта крышкой ступенчатой формы, которая образует ряд желобов для транспортировки материала, подлежащего сортировке. Ступенчатая крышка изготавливается из немагнитного материала - нержавеющей стали, армированного пластика и т.п.

Вибровозбудитель 4 приводит вибрирующую деку 3 в движение, направленное примерно под углом 45° к нижним плоскостям, в результате чего материал перемещается по стрелке В.

Сепараторы с одной стороны ограждены стенкой 8, а с другой находится лоток 9 для приема цветного металла. Неметаллический материал, прошедший сортировку, удаляется в приемник 7. Перед сепарацией материал рекомендуется подвергать дроблению.

Дробленый материал, прошедший магнитную сепарацию, тонким слоем подается в зону первого линейного двигателя 2. Под действием вибраций материал перемещается над линейными двигателями 2, магнитные поля которых направляют цветные металлы в приемник 9; неметаллическая фракция поступает в приемник 7.

Угол наклона желоба зависит от мощности линейных двигателей и характеристик вибропитателя, а также от плотности немагнитного материала (при большой плотности рекомендуется наклон желоба в сторону перемещения по стрелке А, при небольшой плотности - в противоположную сторону, чтобы предотвратить падение неметаллических частиц с желоба в приемный лоток 9).

В) Моноелойную подачу отходов в процесс сепарации обеспечивает (наряду с разделением отходов на легкую и тяжелую фракции) ступенчатое увеличение скорости потока ТБО по ходу технологического процесса. Для равномерного распределения компонентов на конвейерной ленте поток ТБО пропускается через систему из нескольких последовательно установленных ленточных конвейеров, каждый из которых имеет большую скорость, чем предыдущий.

Практика показывает, что для обеспечения полноты извлечения цветных металлов электродинамическая сепарация должна проводиться в несколько стадий (основная и контрольные операции), причем сепараторы должны устанавливаться на разных конвейерах, ленты которых имеют разную скорость (например, в основной сепарации 0,8-1,0 м/с, в контрольной - соответственно 1,0-1,2 м/с).  При перегрузке слой потока будет утончаться, а компоненты цветных металлов займут иное, более благоприятное положение на ленте другого конвейера, что увеличивает вероятность их доизвлечения в контрольной операции.

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 («Лом цветных металлов и сплавов») может быть отнесен к классу А (лом и кусковые отходы). Лом этого класса подразделяется на две группы:

•          группа 1 - алюминий чистый (не легированный); в зависимости от сорта, содержание металла регламентируется в пределах 85-97% (максимально допускаемая засоренность черными металлами - 10%);

•          группа х - лом и кусковые отходы алюминия и алюминиевых сплавов низкокачественные-; содержание металла регламентируется не менее 70%.