Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

переработка сепарация полимерная плёнка

Гидродинамические методы, используемые при переработке промышленных отходов, включают: гравитационное отстаивание под действием силы тяжести в отстойниках и флотаторах, разделение под действием центробежной силы в центрифугах и циклонах, фильтрацию под действием разности давлений через фильтрующую перегородку в различных фильтрах, электрофильтрацию под действием электрического поля в электрофильтрах.

ГЛАВА 1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ОТХОДОВ

Гидродинамические методы, используемые при переработке промышленных отходов, включают: гравитационное отстаивание под действием силы тяжести в отстойниках и флотаторах, разделение под действием центробежной силы в центрифугах и циклонах, фильтрацию под действием разности давлений через фильтрующую перегородку в различных фильтрах, электрофильтрацию под действием электрического поля в электрофильтрах.

Гравитационное отстаивание основано на различии скоростей падения в жидкой или воздушной среде частиц различного размера и плотности. Двухфазные смеси, компоненты которых различаются 108 по плотности, довольно легко разделяются в устройствах, основанных на использовании сил гравитации. В простейшем случае седиментацию можно описать как установившееся движение единичной сферической частицы в безграничном объеме жидкости (газа). Выделение из воды тонущих или всплывающих примесей отстаиванием является наиболее простым и экономичным процессом, в связи с чем отстойники различных типов получили широкое распространение в промышленности.

Гравитационные методы объединяют обогащение отсадкой, в тяжелых суспензиях, в перемещающихся по наклонным поверхностям потоках, а также промывку.

Отсадка представляет собой процесс разделения минеральных iepeH по плотности под действием переменных по направлению вертикальных струй воды (воздуха), проходящих через решето отсадочной машины.

Отсадке обычно подвергают предварительно обесшламленные широко- или узкоклассифицированные материалы оптимальной крупности 0,5--100 мм для нерудных и 0,2--40 мм для рудных материалов. При отсадке крупного материала находящийся на решете его слой толщиной в 5--10 диаметров наибольших частиц называют постелью. При отсадке мелкого материала (до 3--5 мм) на решете укладывают искусственную постель из крупных тяжелых частиц материала, размер которых в 3--4 раза превышает размер наиболее крупных частиц питания. В процессе отсадки материал расслаивается: в нижнем слое концентрируются тяжелые частицы, в самом верхнем - легкие мелкие. Получаемые слои разгружают раздельно.

Отсадочные машины различаются способом создания пульсаций (движением диафрагмы, поршня, решета, пульсирующей подачей сжатого воздуха), типоразмерами, числом фракций выделяемых продуктов, другими конструктивными особенностями.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обогащение в тяжелых средах заключается в разделении материалов по плотности в гравитационном или центробежном поле в суспензии или жидкости, плотность которой является промежуточной между плотностями разделяемых частиц.

Тяжелые суспензии представляют собой взвешенные в воде тонкодисперсные частицы тяжелых минералов или магнитных сплавов--утяжелителей, в качестве которых используют ферросилиций, пирит, пирротин, магнетитовый и гематитовый концентраты и другие материалы крупностью до 0,16 мм. В качестве тяжелых жидкостей используют растворы хлоридов кальция и цинка (плотность соответственно 1654 и 2070 кг/м³), тетрахлорид углерода (плотность 1600 кг/м³), тетрабромэтан (плотность 2810 кг/м³), раствор иодида калия (плотность 3196 кг/м³) и другие соединения.

Для поддержания устойчивости суспензии в нее добавляют глину (до 3 % от массы утяжелителя) или применяют смесь порошков утяжелителей различной плотности.

Наиболее распространенными аппаратами обогащения в тяжелых средах являются барабанные, конусные, колесные и гидроциклонные сепараторы.

Производительность барабанного и колесного сепараторов определяют по всплывающему легкому продукту. Производительность конусного и гидроциклонного сепараторов рассчитывают по питанию.

Сепарация на концентрационных столах характеризуется разделением минеральных частиц по плотности в тонком слое воды, текущей по наклонной плоской деке стола, совершающей возвратно-поступательное горизонтальное движение перпендикулярно направлению движения воды.

Деки бывают трапециевидной и прямоугольной формы. На части поверхности дек в продольном направлении закрепляют параллельно располагаемые рифли (планки переменной высоты п длины), длина которых увеличивается от верхнего к нижнему краю стола, где и происходят сбор и выгрузка легких продуктов. Пульпу разделяемого материала подают в верхний угол поверхности стола (деки). Питание деки смывной водой ведут с ее верхнего края, ниже места ввода пульпы. Частицы разделяемого материала большей плотности оседают в межрифленых пространствах и под действием колебаний наклонной деки продвигаются вдоль рифлей, достигая нерифленой части деки, где образуют веер частиц различной плотности, удаляемых раздельно. Неоседающие частицы меньшей плотности переносятся смывным потоком через рифли и отводятся с поверхности концентрационного стола.

Более эффективно разделение предварительно классифицированных материалов. Оптимальное отношение длины деки L к ее ширине S определяется крупностью обогащаемых материалов. Концентрационные столы изготавливают в одно- и многоярусном вариантах с деками трех видов: Песковыми (L/S = 2,5 для частиц диаметром d > 1 мм), мелкопесковыми (L/S= 1,8, d = 0,2--1 мм), шламовыми (L/S < 1,5, d < 0,2 мм).

Сепарация отходов с различной плотностью с помощью концентрации на столах после измельчения в шаровой мельнице, отмывки на деке концентрационного стола и магнитной доочистки обеспечивает высокую степень их разделения.

Обогащение в винтовых сепараторах и шлюзах происходит, как и на столах, в потоке пульпы разделяемых материалов, подаваемой в верхнюю часть наклонного желоба (содержание твердого вещества в пульпе 6--40 %, высота потока 6--15 мм).

Винтовые сепараторы представляют собой неподвижные вертикальные винтообразные желоба (число витков 4--6) с поверхностью специального профиля. Тяжелые частицы пульпы сосредоточиваются в желобе ближе к вертикальной оси его витков и разгружаются посредством отсекателей в соответствующие приемники. Легкие частицы концентрируются в периферийной масти желоба и разгружаются в нижней части сепаратора. Желоб имеет угол наклона к горизонту, характеризуемый величиной относительного шага винта (отношением шага к диаметру), находящейся в пределах 0,4--0,6.

При максимальной крупности частиц обогащаемых материалов 0,2--8 мм и плотности извлекаемых материалов 6--7,5 г/см³ средняя производительность винтовых сепараторов диаметром 0,5--1,2 м находится в пределах 0,3--12 т/ч. Обогащение предварительно классифицированных и обесшламленных материалов характеризуется лучшими показателями.

Разновидностью винтовых сепараторов являются винтовые шлюзы, характеризующиеся более широкими желобами и меньшими наклонами днищ желобов.

Струйные сепараторы снабжены суживающимся к нижнему концу и устанавливаемым под углом 15--20° желобом или конусом. Пульпу при содержании твердого вещества 50--60 % загружают в верхнюю часть желоба. Сокращение расстояния между стенками желоба от загрузочного конца к разгрузочному приводит к увеличению высоты потока от 1,5--2 до 7--12 мм. Частицы большей плотности концентрируются в нижних слоях потока, а меньшей плотности сосредоточиваются в верхних его слоях. Разделенные потоки частиц поступают в отдельные приемники. Производительность этих аппаратов определяется крупностью и минеральным составом смеси и обычно составляет 0,9--5,5 т/ч на 1 м² рабочей площади желоба. Их можно использовать и для классификации строительного песка.

Шлюзы характеризуются наличием наклонных (3--15°) лотков с укрепленными на их дне трафаретами (бруски, уголки, профилированные коврики, панцирные сетки, ткань) для задержания 1яжелых частиц подаваемой в верхнюю часть лотка пульпы перерабатываемых отходов. Эти аппараты могут быть неподвижными и подвижными, глубокого (высота потока до 0,4 м для переработки материала крупностью от 20 до 100 мм и более) и мелкого (высота потока до 0,05 м для материалов крупностью до 20 мм) заполнения. Аппараты мелкого заполнения называют подшлюзками. Легкие частицы пульпы уносятся потоком через трафареты, частицы большей плотности оседают в межтрафаретных пространствах, после заполнения которых при прекращении подачи пульпы их смывают водой в приемник.

Для разрушения и удаления глинистых, песчаных и других минеральных, а также органических примесей твердых отходов часто используют процессы их промывки (отмывки), которые проводят в промывочных машинах разнообразной конструкции (гидромониторы, барабанные грохоты, вращающиеся скрубберы, корытные мойки, аппараты автоклавного и других типов). В качестве промывочного агента наиболее часто используют воду (в ряде случаев с добавками поверхностно-активных веществ), иногда применяют острый пар и различные растворители.

Пенная сепарация (ПС) -- физико-химический процесс, заключающийся в избирательной адсорбции поверхностно-активных компонентов жидких систем на поверхности поднимающихся пузырьков воздуха.

Концентрирование суспензий или растворов этим методом основано на использовании пузырьков газа для увеличения подъемной силы, действующей на отделяемые частицы. Газовые пузырьки прилипают к частицам, понижая при этом их эффективную плотность до величины меньшей, чем плотность воды.

Газовые пузырьки могут образовываться несколькими методами. Один из них состоит в следующем.

Первоначальное образование пузырей происходит при прохождении воздуха через распределительное устройство или механическими способами. Однако образовавшиеся пузырьки имеют слишком большие размеры для процесса сепарации. Поэтому воздух растворяется в жидкости при повышенном давлении, а пузыри выделяются при его снижении в системе до атмосферного, так как снижение давления приводит к уменьшению растворимости воздуха. Это наиболее часто используемый способ образования пузырьков, так как он позволяет получать большое число пузырьков малого размера (30-120 мкм)

В технологическую линию для осуществления процесса пенной, сепарации входят нагнетательный насос, устройство для подачи воздуха, аппарат для насыщения жидкости воздухом и флотатор. Исходное сырье и воздух поступают в аппарат, где происходит насыщение суспензии воздухом и затем во флотатор. Твердые частицы всплывают, образуя слой на поверхности жидкости, и удаляются скребками. Осветленная жидкость протекает под перегородкой и отводится из аппарата с помощью регулируемого водослива.

Пропускная способность флотационных концентраторов по жидкости, как правило, больше, чем гравитационных, так как скорость подъема частиц активированного ила при флотации обычно превышает скорость их оседания в гравитационном поле.

Преимущества флотационных концентраторов перед гравитационными при концентрировании активированного ила заключаются в более высокой концентрации твердой фазы в выходящем потоке, лучшем улавливании твердых частиц, более высокой пропускной способности и более низких капитальных затратах. Эксплуатационные затраты на флотацию обычно выше, так как включают стоимость вспомогательных химических агентов и энергии на подготовку и подачу воздуха и воды в аппарат для насыщения.

Пенная сепарация подразделяется на пенное фракционирование (ПФр) и пенную флотацию (ПФл).

Пенным фракционированием называется выделение из растворов растворенных в них веществ. Пенной флотацией называется выделение нерастворимых веществ из дисперсных систем. При пенном фракционировании гидрофобная часть поверхностно-активных молекул вещества перемещается к поверхности раздела газа и жидкости, и молекулы принимают устойчивое положение относительно пузырька воздуха. Гидрофильные концы молекул остаются в водной фазе, а гидрофобные проникают в газовую фазу. При непрерывном процессе пузырьки всплывают на поверхность жидкости и образуют слой пены. Если образующаяся пена устойчива, поверхностно-активное вещество будет накапливаться в пенном слое. Удалением с поверхности слоя пены поверхностно-активные вещества отделяются от растворяющей их жидкости. Растворенные вещества с низкой способностью к образованию пены могут быть подвергнуты фракционированию флотацией путем добавления в жидкость пенообразующего агента. Для этих целей необходимы пенообразующие вещества, создающие с растворенным веществом электрические или хелатные связи. В качестве пенообразующих веществ используют масла, жирные кислоты и их соли, дитиокарбонаты, алкилсульфаты, амины и другие соединения.

Эффективность пенной сепарации зависит от устойчивости и дренажной способности пены (т. е. способности к влагоотдаче).

На устойчивость пены влияют концентрация водородных ионов (рН), температура, размер пузырьков, объемная концентрация растворенного вещества. Технологический режим процесса флотации должен быть организован таким образом, чтобы концентрация в поверхностной пленке отличалась от концентрации в жидкости и за счет этого создавалась высокая вязкость поверхностного слоя. На дренажную способность влияют содержание жидкости внутри слоя, размер пузырьков, вязкость и поверхностное натяжение стенок пузырька. Важное влияние на степень отделения оказывают соотношение жидкости и газа, площадь поверхности пузырька, высота слоя жидкости, высота слоя пены и ее долговечность.

Имеются два основных вида пенного сепаратора: колончатого типа (рис. 4.10, а) и желобоворотного (рис. 4.10, б). Для маломасштабных производственных установок наиболее часто используют сепаратор колончатого типа. Исходная жидкость подается через боковую стенку колонны вблизи поверхности раздела пены и жидкости, а в нижней части колонны помещаются пористые разбрызгиватели, рассеивающие газ. Накапливающаяся пена удаляется из колонны сверху.

Желобовая установка более удобна для промышленных целей, так как позволяет проводить процесс непрерывно. Подача разделяемой системы осуществляется через один конец крытого желоба, а выход веществ -- вблизи противоположного конца. Устройства, подающие измельченные пузырьки, помещены в дне, а пена накапливается в пространстве между сводом желоба и жидкостью. Вертикальная перегородка удерживает жидкость в желобе, позволяя пене перетекать в сливную камеру. Пенная флотация осуществляется, как правило, в сепараторах желобового типа.

Фракционирование пеной используется для удаления абсорбирующих очищающих средств и других поверхностно-активных растворенных веществ в канализационной системе. Она находит применение и при обработке промышленных отходов для удаления некоторых ПАВ. Метод может быть использован при очистке отходов пищевых и текстильных предприятий, а также сточных вод целлюлозно-бумажного производства.

Пенная флотация применяется для обработки загрязненных металлом сточных вод (очистка СОЖ), улавливания масел из отходов нефтепереработки и при очистке воды, используемой для мойки автомобилей.

Пенная сепарация нашла применение сравнительно недавно, но получает все большее распространение. Это обусловлено тем, что при относительно небольших капитальных и эксплуатационных затратах, простом аппаратурном оформлении она позволяет решать весьма широкий круг задач, связанных с очисткой воды от диспергированных или растворенных примесей.

Центробежной сепарацией называют процессы разделения неоднородных фаз в центрифугах и гидроциклонах, в основе которых лежит действие центробежных сил. Наиболее часто применяется центрифуга со сплошным барабаном, которая выполняет двойную функцию -- осветление исходной суспензии и транспортирование образовавшегося осадка за пределы аппарата.

Расчет процесса центрифугирования основан на приведенном выше законе движения одиночной частицы в поле центробежной силы (формула Стокса). Для упрощения задачи рассматривают разбавленные дисперсные системы. Повышение производительности и эффективности действия центрифуг возможно при переходе к тонкослойной сепарации. Элементы тонкослойной сепарации (тарелки) выполняют коническими с направлением потока разделяемой суспензии к оси ротора, сбором осадка по его периферии и выгрузкой осадка через специальные сопла. Такое направление потока в центрифугах с элементами тонкослойной сепарации определяется уменьшением потребной длины канала. Однако в связи с тем, что проходное сечение каналов между тарелками по мере приближения к оси ротора уменьшается, скорость потока возрастает, и на некотором радиусе ротора становится возможным переход от ламинарного режима течения к турбулентному, вследствие чего происходит ухудшение эффективности сепарации твердых частиц от жидкости.

Средняя скорость в межтарелочном канале существенно влияет на эффективность сепарации и размер сепарируемых частиц. С увеличением скорости потока одновременно уменьшается центробежная сила, в связи с чем наиболее благоприятные условия для сепарации частиц обеспечиваются на периферии тарелок.

Все более широкое применение для выделения из жидкостей частиц размером от 0,2 до 0,5 мм (иногда до 1 мм) находит сепарация в гидроциклонах. Гидроциклоны, подобно центрифугам, работают по принципу центробежной сепарации.

В гидроциклонах, как и в центрифугах, разделение суспензий происходит под действием центробежной силы, но по способу действия они значительно различаются. В центрифуге суспензия вращается вместе с барабаном и при постоянной угловой скорости практически не перемещается по его поверхности. При этом на частицы не действуют никакие касательные силы. В гидроциклоне же частицы суспензии действуют большие тангенциальные силы, поддерживающие их в непрерывном относительном движении Между слоями возникает напряжение сдвига, действующее ни твердую частицу как поперечная сила. Для улучшения отделения частиц взвеси от жидкости в центрифугах при постоянной частоте вращения барабана необходимо увеличить его диаметр. В гидроциклонах, наоборот, это прямо пропорционально связано с уменьшением диаметра аппарата. Уменьшение диаметра гидроциклона приводит к снижению его производительности. В тех случаях, когда требуется более тонкая очистка продукта при значительном его количестве, используют батарейные гидроциклоны (мультигидроциклоны), представляющие собой несколько параллельно включенных элементарных гидроциклонов. Теория и расчет гидроциклонов различного типа достаточно полно изложены в специальной литературе.

Для расчета сепарации в гидроциклонах важно знать характер распределения радиальных и осевых скоростей жидкости и соответствующие компоненты скорости частиц. Обычно в зоне между цилиндрической частью корпуса и патрубком для выхода осветленной жидкости значение осевой скорости принимают равным средней расходной.

Фильтрацию широко используют в различных технологических процессах переработки вторичных материалов. Фильтрация представляет собой процесс отделения твердых веществ от жидкости, происходящий при разности давлений над фильтрующей средой и под ней. Очищаемую жидкость для первоначального удаления твердых частиц обрабатывают на механическом фильтре с насыпным или намывным слоем фильтрующей массы, а также на напорном фильтре с плавающей фильтровальной массой. В качестве фильтрующего материала в насыпных фильтрах используют песок, антрацит, дробленый мрамор, керамзит, перлит, п для намывного слоя -- перлит, в фильтрах с плавающей загрузкой - вспененные материалы: пенополистирол и пенополиуретан.

Для обезвоживания осадков и шламов обычно используют вакуум-фильтры и фильтр-прессы. Фильтрующей средой на фильтрах является не только фильтровальная ткань, но и слой осадка, прилипающий к ткани и образующий в процессе фильтрования вспомогательный фильтрующий слой, который, собственно, и обеспечивает задержание мельчайших частиц суспензии. По мере увеличения толщины слоя роль фильтрующей перегородки (ткани) сводится лишь к удержанию и транспортировке фильтрующего вспомогательного слоя. Увеличение толщины слоя обеспечивает улучшение качества фильтрации, но уменьшает производительность фильтра.

Фильтруемость суспензий характеризуется удельным сопротивлением осадка. В данном случае под осадком имеется в виду слой твердых частиц, отлагающийся на фильтровальной перегородке.

Удельным сопротивлением осадка называется сопротивление единицы массы твердой фазы, отлагающейся на единице площади фильтра при фильтровании под постоянным давлением суспензии, вязкость жидкой фазы которой равна единице.

Среди фильтрующих аппаратов наиболее распространены барабанные вакуум-фильтры со сходящим фильтрующим полотном и без него. Наиболее совершенны аппараты первого типа. Они позволяют отделять достаточно тонкие слои осадка (1--3 мм), что увеличивает производительность установки с фильтруемой суспензией. Разделенный внутри на изолированные секции барабан вращается на валу, один конец которого соединен с электроприводом, а другой имеет распределительную головку 10. Назначение последней заключается в поочередном сообщении отдельных секций барабана с вакуумной и напорной линиями. Фильтрат под действием вакуума проходит через фильтровальную ткань в соответствующую секцию барабана и отводится наружу, а кек, задержанный на фильтровальной ленте, подсушивается при помощи вакуума и отдувается сжатым воздухом.

Фильтровальная ткань 7 при вращении барабана сходит на ролики 2, 3 и 4. При прохождении ее через разгрузочный ролик 4 кек снимается с ткани ножом 5.

Преимуществом ленточного вакуум-фильтра является то, что направление движения потока при фильтровании совпадает с направлением действия силы тяжести. При фильтровании суспензий сначала осаждаются грубые частицы, образуя дополнительный фильтрующий слой, через который идет дальнейшее фильтрование, что создает оптимальные условия для процесса. К недостаткам ленточных вакуум-фильтров следует отнести их сравнительно большие габариты.

Другим распространенным оборудованием для обезвоживания осадков является фильтр-пресс. Фильтр-прессы дают наиболее полное обезвоживание фильтруемых суспензий, но имеют несколько меньшую производительность, чем вакуум-фильтры. Обычный рамный фильтр-пресс состоит из чередующихся плит с общей площадью фильтрации, доходящей до 1000 м², и рам одинакового размера, опирающихся на две параллельные вертикальные направляющие. Между соприкасающимися поверхностями плит и рам имеются тканевые фильтровальные перегородки. Рамы и плиты могут выполняться из пластмассы (полипропилена, поливинилиденфторида) или металла (серого чугуна, пали или алюминиевого сплава). Уплотнение рам и плит осуществляется кромками фильтровальных перегородок. Рамы и плиты в процессе фильтрации сдвигаются по вертикали в одно целое при помощи запорной плиты по направлению к неподвижной плите.

Фильтр-пресс ФПАКМ состоит из горизонтально расположенных фильтрующих плит 7, которые передвигаются вверх и вниз вдоль плоских стяжек 2. При опускании плит между ними образуется зазор 45 мм. Передвижение и сжатие фильтрующих плит осуществляют нажимной плитой 13 и электромеханическим зажимом 12. Закрытие и раскрытие фильтр-пресса занимает 50--70 с.

Конструкции барабанного вакуум-фильтра и фильтр-пресса хорошо разработаны, их расчет подробно рассмотрен в специальной литературе. Фильтры с насыпным зернистым фильтрующим материалом отличаются простотой конструкции, однако сложность и неизученность механизмов извлечения примесей делает затруднительным физическое и математическое моделирование их работы.

Общая задача в инженерных расчетах процессов фильтрации сводится к определению оптимальных условий работы, при которых фильтры обладают наибольшей производительностью. Работа фильтра в оптимальном режиме может характеризоваться также условиями, при которых за некоторое время на нем достигается допустимый перепад давления.

Нередко задачу определения времени максимального защитного действия фильтра при очистке сточных вод можно свести к определению времени появления порции жидкости с заданной концентрацией удаляемой примеси.

Эффективность работы фильтров при удалении частиц разных размеров из газов и жидкостей в сравнении с другими аппаратами приведена в табл. 4.1.

ГЛАВА 2. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Изобретение относится к технологии утилизации техногенных отходов и может найти применение при комплексной переработке золы-уноса ТЭС. Способ переработки отходов тепловых электростанций, преимущественно золы-уноса, включает разделение смеси на легкую и тяжелую фракции в восходящем потоке разделяющей среды с наложением многократной пульсации, причем на восходящий поток в его сечении накладывают одно или более магнитное поле напряженностью 800 - 1200 Гс, ввод исходного продукта относительно уровня столба восходящего потока осуществляют на расстоянии 0,2-1,5 м, весь восходящий поток разбивают по высоте на чередующиеся участки с резкопеременными гидродинамическими режимами ламинарного и турбулентного течений, а частоту пульсации устанавливают пропорционально времени осаждения фракции фазы с максимальным соотношением плотность/удельная поверхность частиц в участках с ламинарным течением. Технический результат - высокая удельная производительность процесса комплексной переработки золы-уноса ТЭЦ.

Исследованиями, проведенными в нашей стране и за рубежом, показано, что в золе и шлаках ТЭС содержится ряд компонентов, обладающих ценными, а в ряде случаев и уникальными технологическими свойствами, позволяющими эффективно использовать их во многих современных технологиях. Так, полые микросферы представляют большую ценность как наполнители самых разнообразных материалов. Содержание полых микросфер в золе редко превышает 1%. Способы их выделения из зол основаны на малой плотности микросфер и способности к флотации. Так, способ [1] включает гидросепарацию водной суспензии, съем всплывших микросфер и их обезвоживание. При этом используется нисходящий поток суспензии при скорости 5-7 м/час.

Магнетитовые микрошарики образуются в результате расплавления и термохимической трансформации железосодержащих минеральных компонентов углей. Технологические схемы выделения магнетитовых микрошариков основаны на магнитной сепарации [2] . Процесс осуществляют последовательно. Первая стадия - сепарация в сухом виде. На второй стадии используют процесс влажной магнитной сепарации. Плотность выделенного продукта составляет 3900 кг/м³. Содержание магнетитовых микрошариков редко превышает 10%. Однако промышленное извлечение магнетитовых микрошариков, по литературным данным, не реализовано. Одной из причин тому является то, что не обеспечивается комплексная переработка всей массы золы-уноса.

Близким к заявляемому по сути технологических приемов является способ классификации порошкообразных материалов в восходящем потоке разделяющей среды, отличающийся тем, что разделяющую среду в процессе ее взаимодействия с материалом многократно подвергают пульсации, причем интервал между пульсациями равен времени осаждения крупной фракции [3].

Способ позволяет в промышленном масштабе подвергать классификации порошкообразные материалы с однородными физико-химическими свойствами. Его возможности использования для порошкообразных материалов, включающих фазы с различными физико-химическими свойствами, крайне ограничены. Пыли ТЭЦ содержат наборы фаз с различными физико-химическими свойствами (плотность и удельная поверхность частиц зол равного размера, относящихся к различным фазам, отличаются в 2 и более раз).

Наиболее близким к заявляемому является способ переработки золошлаковых смесей тепловых электростанций, включающий разделение смеси на легкую и тяжелую фракции и последующий вывод легкой фракции, отличающийся тем, что с целью повышения качества продуктов переработки за счет выделения полых микросфер из легкой фракции, легкую фракцию подвергают в герметическом сосуде давлению жидкости с последующим сбросом полых стеклянных микросфер в верхней части сосуда, а несгоревших органических остатков в нижней части сосуда [4]. Способ принят в качестве прототипа по максимальному совпадению существенных признаков. К недостаткам способа следует отнести малую производительность, обусловленную периодичностью процесса под давлением.

Целью заявляемого технического решения является высокая удельная производительность процесса комплексной переработки зол-уноса ТЭЦ.

Поставленная цель достигается тем, что ввод исходного продукта относительно уровня столба восходящего потока жидкости осуществляется на расстоянии 0,2-1,5 м, а весь восходящий поток разбивают по высоте на чередующиеся участки с резкопеременными гидродинамическими режимами ламинарного и турбулентного течений. Интервал между пульсациями устанавливают исходя из времени осаждения фракции с максимальным соотношением плотности к удельной поверхности частиц в участках с ламинарным течением. Кроме того, в сечении восходящего потока накладывается одно или более магнитное поле напряженностью 800-1200 Гс.

Сущность заявляемого способа состоит в том, что при наличии двух или более фаз с различными физико-химическими свойствами в исходных порошкообразных продуктах в режиме Стокса, определяемого малыми числами Рейнольдса, быстрее будут осаждаться частицы, имеющие максимальное соотношение плотность/удельная поверхность, а не крупность, как это имеет место для однородных продуктов. Как правило, реальные порошкообразные материалы склонны к образованию агрегатов, что не позволяет реализовать благоприятный для классификации режим Стокса. Турбулизация восходящего потока периодически по его высоте позволяет разбить агрегаты на их составляющие. Количество турбулентных зон обусловлено прочностью образованных агрегатов и определяется для каждого конкретного продукта. Ввод исходного питания на определенной высоте пульсирующего столба жидкости с переменным гидродинамическим режимом обеспечивает полную сегрегацию полых микросфер от сопутствующих продуктов.

Индивидуальная частица, движущаяся в гравитационном поле и преодолевающая восходящий поток жидкости, обладает определенной инерцией, которой должно быть достаточно для преодоления запирающего эффекта турбулентного слоя. При увеличении высоты турбулентного слоя эффект классификации резко падает.

Магнитные частицы, содержащиеся в золе, могут быть трех типов: повышенной плотности - магнетитовые шарики, дефектные неидеальной формы и полые магнитные микросферы с более низкой плотностью. Магнитное поле в зоне осаждения плотных частиц позволяет отделить последние от крупнокристаллической массы оксидов кремния. Магнитное поле в зоне выноса легкой фракции обеспечивает выделение из общего потока дефектных и полых магнитных частиц.

Способ может быть осуществлен, например, в пульсационной колонне с завихряющей насадкой, расположенной по высоте колонны на определенном расстоянии при непрерывной подаче исходного материала в среднюю часть колонны.

ГЛАВА 3. СИСТЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНОЙ ПЛЕНКИ

Качество получаемого на выходе материала может колебаться в зависимости от состава - типа полимера, проходящего вторичную переработку, толщины пленки, количества различных добавок - этикеток, красящих пигментов, клейких веществ, присутствия мусора - мелких камней, бумаги, гравия. Все это обуславливает не только качество материала на выходе, но также влияет на производительность оборудования и стоимость переработки.

Для обеспечения максимальной производительности все части спроектированной системы должны быть согласованы между собой. Одна из главных характеристик рециклинговой системы, влияющая на качество переработанного материала - качество трения пленки о пленку. Именно с помощью максимального трения достигается главная цель при разработке системы обеспеченной фазой промывки.

Следует помнить о том, отходы от переработанного материала не должны быть слишком маленького размера, так как это способствует их полному вымыванию вместе с мусором и другими отходами. Зачастую это связано с трением пленки о металлические детали.

Одна из самых сложных задач - организовать доступ к пленке, в то же время, избегая попадания мусора и влаги на ее поверхность.

До начала переработки материала следует обратить внимание на несколько основных этапов. Во-первых - подача пленки на переработку. Как правило, пленка поступает упакованная в тюки, только после того, как с них удалена связывающая проволока, тюк раскрывают и приступают к рассмотрению поступившего материала. Данный этап позволяет очистить перерабатываемый материал от видимого мусора и других включений. Если же материал не проходил такой очистки, необходимо применить ручную сортировку. Однако ее может быть недостаточно, поэтому нередко используют сортировочную платформу. Если пленка на переработку поступает в виде производственных отходов, то ручная сортировка не требуется. Во-вторых, материал измельчается в шредере. При этом можно промыть материал перед дроблением, что позволяет удалить весь мусор. Это существенно увеличивает износоустойчивость оборудования, а также положительно сказывается на качестве получаемого в ходе переработки вторичного материала. Кроме этого, можно измерить количество пленки прошедшей через шредер, а, следовательно, переход ее на следующий этап переработки будет гораздо удобнее.

Следующий этап - предварительная промывка. Для осуществления этой процедуры может использоваться один из типов сепараторов - поточный или же осадочный. Во время промывания, пленка отчищается от различных загрязняющих веществ - песка, мусора, гравия, стекла и других материалов. Это позволяет уберечь дробилку от возможных повреждений и продлить срок службы ножей. Ниже приведено описание работы промывочного резервуара.

Два запорных клапана, расположенных на дне резервуара предназначены для слива мусора - гравия, стекла, песка и др. После этого выкачивается все вода, оставшаяся в этих отходах и возвращается в резервуар. В системе может быть предусмотрен фильтрационный модуль, с помощью которого происходит обработка оставшейся после влажного дробления воды.

Ни одна система, разработанная для переработки полимерной пленки, не обходится без дробилки. Ведь с ее помощью происходит измельчение перерабатываемого материала, кроме того, влажное дробление - своеобразный вариант промывки материала, его очистки от инородных частиц. Таким образом, трение, возникающее при дроблении материала, способствует не только его качественному измельчению, но и очистке. После того, как материал для переработки измельчен, он попадает в центрифугу, где и происходит отделение твердых частиц от влаги. Промывка пленки продолжается и здесь, так как поток воды и вращение в центрифуге дают возможность еще раз промыть перерабатываемый материал. С помощью центрифуги отсеивается даже самый мелкий мусор, имеющий диаметр менее двух миллиметров. Очищенный материал переходит к следующему этапу переработки.

Теперь пленка проходит очистку в промывочном резервуаре. В современных системах, используемых сегодня, предусмотрен специальный гравитационный механизм, совмещающий в себе сепаратор, грязеуловитель и отстойный бак. Для увеличения производительности сепаратор снабжен интегрированными устройствами - гидродинамическим резервуаром и резервуаром для перемешивания. Прежде чем попасть в гидродинамический резервуар, перерабатываемый материал проходит перемешивание. Эта процедура вызывает трение на поверхности пленки, которая очищает материал от частиц бумаги и клея. Если же присутствуют такие материалы как дерево, влагоустойчивый картон и этикетки, пропитавшись водой, снижется их плавучесть, что способствует их легкому удалению. После перемешивания пленка попадает в гидродинамический резервуар.

Очень важно правильно подать и расположить материал в гравитационном сепараторе, так как от этого зависит эффективность самой фазы. Как правило, перед подачей материал погружается в воду и в таком виде подается в сепаратор.

При переработке материала следует обратить внимание то, что он не должен соприкасаться с различными загрязнителями. При этом пластик должен плавать или оседать в зависимости от своей плавучести. Использование наиболее современных систем позволяет корректировать напор воды, путем ее подачи со дна сепаратора. Там же происходит удаление тяжелых частиц мусора. Регулируя напор воды, появляется возможность создать нисходящий поток, с помощью которого можно удалить тот мусор, скорость передвижения в воде которого, значительно меньше, чем скорость подаваемой воды.

Описанный способ делает возможным практически полностью очистить пленку от различного вида загрязняющих материалов, будь то стекло, кусочки размокшей древесины, продуктов питания, устойчивой к влажности бумаги и т.д.

После того, как вода, используемая в гидродинамическом сепараторе проходит через несколько фильтров, она возвращается обратно в систему. Существуют различные решения, которые позволяют ускорить процесс возврата отфильтрованной воды. Процесс фильтрации помогает сэкономить использование чистой проточной воды.

После того, как материал прошел полную очистку можно приступить к следующему этапу - сушке полиэтилена. Сушка осуществляется в два этапа, первый - механическая сушка, второй - термическая обработка материала. Фазы сушки ограничены свойствами перерабатываемого материала, а именно - толщиной пленки.

В системе, описываемой в статье, переработка полиэтилена происходит последовательно. В первую очередь материал поступает в промывочную центрифугу, после этого попадает в фильтр-пресс, затем в центрифугу-сушилку, а на последнем этапе просушивается в термической сушке. В начале следует отделить переработанный материал (пленку) от воды, для этой цели используют промывочную центрифугу, в процессе промывания материал очищается от всех инородных веществ (загрязнений). Влага удаляется путем прохождения пленки через винтовой пресс, в нем происходит сжатие материала.

В процентном соотношении после того, как пленка прошла обработку в центрифуге и сжатие под винтовым прессом количество влаги в ней не должно превышать двадцать процентов.

Затем пластик обрабатывается в горизонтальной центрифуге, здесь также происходит очистка материала от загрязнений, а также сушка. Благодаря особому проекту, по которому разработаны лопатки центрифуги, пленка поступает в барабан на очень большой скорости, тем самым, улучшая качество очистки материала и удаление лишней жидкости.

Количество влаги уменьшается до восьми процентов, а система, включающая в себя самоочистку, делает возможным проводить эту процедуру практически без перерыва за долгий промежуток времени. Для того чтобы еще больше уменьшить уровень содержания влаги в материале его подвергают термической сушке. Именно здесь достигается минимальный процент влажности.

Для того чтобы сэкономить потребляемое количество электроэнергии работу электрической батареи можно регулировать. Помимо этого предусмотрено использование других источников энергии, к примеру, можно использовать пар, газ, диатермическое масло. Все это может выступать альтернативой электроэнергии при работе электрической батареи. Для того чтобы уровень влаги достиг трех процентов, полученную воздушную массу пленки обрабатывают потоком горячего воздуха.

После того, как пленка полностью высушена, она поступает на хранение в предназначенный для этого бункер. Особенность бункера заключается в его конструкции, т.е. переработанный материал не может застрять в нем, а для того чтобы облегчить извлечение пленки, он оборудован специальной гидравлической системой.

Использование бункера дает возможность не только хранить пленку, но и в нужном количестве подавать ее экструдер, путем использования винтового конвейера. Бункер является своеобразным буфером, ведь с его помощью можно передавать материал на экструзионную (агломерационную) линию, при этом, не принимая во внимание условия работы промывочной линии. Также с помощью бункера можно смешивать перерабатываемый материал, получая на выходе однородную массу.

Размещено на Allbest.ru