WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
В. Н. Ко ко рин А. А. Григо рьев М. В. Ко корин О. В. Чемаева ПРОМЫШЛЕННЫЙ РЕЦИКЛИНГ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ Ульяновск 2005 Федеральное агентство по образованию Ульяновский государственный технический университет В. Н. Кокорин, А. А. Григорьев, М. В. Кокорин, О. В. Чемаева Промышленный рециклинг техногенных отходов Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности 120400 Ульяновск 2005 УДК 693.814.791(075) ББК 34.641 я7 К60 Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия Рецензенты: д. т. н., президент гру ппы компаний« Волга-Экопром» Булыжев Е.М., кандидат технических наук, доцент Федорова Л.В.

Кокорин,В.Н.

К60 Промышленный рециклинг техногенных отходов: Учебное пособие /В.Н.

Кокорин, А.А. Григорьев, М.В. Кокорин, О.В. Чемаева. — Ульяновск:

УлГТУ, 2005. —42с.

ISBN 5-89146-681-3 Пособие написано в соответствии с учебной программой курса « Технологические процессы машиностроительного производства» для студентов дневного, вечернего и заочного отделений машиностроительных специальностей.

УДК 693.814.791 (075) ББК 34.641 я7 © Кокорин В.Н., Григорьев А.А., Кокорин М.В., Чемаева О.В., 2005 ISBN 5-89146-681-3 © Оформление. УлГТУ, 2005 ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Современные методы и средства сбора и переработки отходов металлургии и механической обработки исхода из критериев ресурсосбережения и экологичности 4 1.1. Методы сбора пылей и шламов 4 1.2. Сепарация 9 1.3. Измельчение 10 1.4. Тепловая обработка 11 1.5. Удаление масла из шламов 13 1.6. Брикетирование 14 1.7. Удаление примесей 17 2. Проблемы комплексного использования техногенных отходов 19 3. Шламы газоочистных и сантехнических сооружений 22 3.1. Отходы агломерационного производства 23 3.2. Отходы доменного производства 24 3.2.1. Шламы газоочисток доменных печей 24 3.2.2. Шламы подбункерных помещений доменных печей 25 3.2.3. Отходы сталеплавильного производства 3.2.3.1. Шламы газоочисток мартеновских печей 3.2.3.2. Шламы газоочисток конвертеров 3.2.3.3. Шламы газоочисток электросталеплавильных печей 3.2.4. Утилизация шламов 4. Анализ использования ЖСС в процессах промышленного рециклинга 5. Прессование структурнонеоднородных систем с различным агрегатным состоянием фаз в технологических процессах утилизации тонкодисперсных порошковых отходов черной металлургии 6. Прессование структурнонеоднородных систем с различным агрегатным состоянием фаз в технологических процессах утилизации тонкодисперсных порошковых отходов черной металлургии Заключение Б иблиограф ический список Контрольные вопросы 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И С РЕДСТВА СБ ОРА И ПЕ РЕ РАБ ОТКИ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУ РГИИ И МЕХА НИЧЕСК ОЙ ОБ РАБ ОТКИ ИСХОДЯ ИЗ К РИТЕ РИЕВ РЕСУ РС ОСБ ЕРЕЖЕНИЯ И ЭКОЛОГИЧ НОСТ И Общими (освещенными в технической и патентной литературе) в рас- сматриваемой области являются вопросы селективного сбора, транспортирова- ния и хранения железосодержащих отходов (ЖСО) в исходном состоянии; се- парации твердых и жидких, магнитных и немагнитных компонентов ЖСО: не- которые аспекты технологического охрупчивания, измельчения, сепарации (классификации) и тепловой обработки шламов.

Обеспечение селективного сбора, транспортирования и хранения железо- содержащих отходов (ЖСО) перед их переработкой методом плавильного пе- редела является важнейши м фактором, определяющим промышленную конку- рентоспособность рассматриваемого направления использования ЖСО. Именно смешанный характер многих видов ЖСО и обусловленная этим нестабильность по химическому составу являются основными препятствиями для широкого ис- пользования в качестве вторичного сырья ЖСО.

1.1. Методы сбора пылей и шламов Во всех металлургических переделах образуется значительное количество пылей, которые необходимо улавливать и утилизировать с целью извлечения содержащихся в них металлов и поддержания необходимого уровня охраны ок- ружающей среды. Для улавливания тонкодисперсных пылей применяются сис- темы сухого и мокрого пылеулавливания; в результате этого в последующие процессы переработки поступают сухие или мокрые шламы.

Главным источником образования шламов в черной металлургии являют- ся основные технологические агрегаты металлургического производства: агло- мерационные машины, доменные и сталеплавильные печи. Газоочистные и сантехнические агрегаты, в которых проводится очистка технологических га- зов, довольно разнообразны.

Рассмотрим подробнее методы улавливания пылей и основные типы применяемых пылеуловителей. Классификация методов и аппаратов представ- лена на рисунке 1.

Гравитационная сепарация заключается в осаждении крупных частиц пыли в пылеосадочных камерах. Пыль из газового потока осаждается под дей- ствием силы тяжести. Данные аппараты применяютс я (в качестве первой сту- пени очистки) сравнительно редко, что объясняется их громоздкостью и трудо- емкостью удаления осевшей пыли, а главное низкой эффективностью. Степень очистки не превышает 40-50 %, причем удовлетворительно осаждаются части- цы пыли крупнее 40-50 мкм.

При инерционной сепарации взвешенных твердых примесей использу- ется сила инерции частиц, возникающая при изменении направления или ско- рости аэродисперсного потока. Широкое применение из аппаратов инерцион- ного типа нашли жалюзийные пылеуловители, эффективно улавливающие час- тицы пыли размером более 20 мкм.

Рис. 1. Классификация методов и аппаратов для улавливания лылей Центробежная сепарация Наибольшее распространение из аппаратов сухой очистки получили цен- тробежные пылеуловители (циклоны, батарейные циклоны, ротоклоны}. В этих устройствах улавливание пылей основано на использовании центробежной си- лы, развивающейся при вращательном движении газового потока. Поскольку центробежные силы во много раз больше гравитационных, в результате цен- тробежной сепарации улавливание пыли гораздо быстрее и полнее по сравне- нию с пылеосадочными камера ми и инерционными пылеуловителями. Цикло- ны и батарейные ци клоны рассчитаны на да вление или разрежение 2500 Па (255 мм вод.ст.) и температуру до 400 °С.

В последнее время вс е чаще используются вращающие пылеуловители (ротоклоны), совмещающие в себе функции вентилятора и пылеуловителя. Ро- токлоны компактны, просты в эксплуатации, высокопроизводительны, эконо- мичны и обеспечивают высокую степень очистки при размере частиц пыли бо- лее 5-8 мкм.

К достоинствам сухих аппаратов инерционной сепарации следует отнести возможность использования при высоких температурах газа, возможность из- влечения из газов твердых нелипких продуктов в сухом виде. Главное же пре- имущество сухих пылеотделителей - отсутствие необходимости в использова- нии воды, а, следовательно, в ее очистке сложными и дорогими способами. Ос- новной недостаток сухих аппаратов инерционной сепарации - невозможность очистки газов от мелкодисперсной пыли. Весьма перспективными в этом отно- шении представляют вихревые пылеуловители, обеспечивающие эффективное улавливание частиц размером в несколько микрометров, Мокрая очистка газов осуществляется в результате контакта газов с жидкост ью, и представляет собой разно видност ь ин ерционного осажде - ния. Взвешенные в газе частицы смачиваются водой, утяжеляются и выпадают из газового потока либо под действием силы тяжести и инерции, в том числе центробежных сил, либо захватываются и выводятся из аппарата в виде шлама.

При мокрой очистке газов происходит также его охлаждение. Для улучшения смачивае мости мелких частиц гидрофобной пыли в промывную воду вводят ПАВ.

По принципу действия мокрые пылеуловители подразделяются на оро- сительные устройства, полые и насадочные скрубберы, барботажные и пен- ные аппараты, пылеуловители ударно-инерционного типа, мокрые центро- бежные пылеуловители, скрубберы Вентури.

Эффективность очистки газа в оросительных устройствах невысока.

Даже при улавливании частиц пыли крупнее 20 мкм степень очистки не превышает 50-60 %. Объемный расход воды состав- ляет 0.1-0.3 л/м3 в зависимости от температуры очищаемых газов и требуемой степени их охлаждения. Эффективность полых скрубберов также невысока, по- этому их используют главным образом для увлажнения и охлаждения газов, ус- танавливая перед аппаратами тонкой очистки.

Более тесный контакт очищаемого газа с водой и большая эффективность очистки достигается в насадочных скрубберах. Недостатком данных аппаратов является нередко забивание каналов, образуемых элементами насадки, увлаж- ненной пылью, что ведет к резкому возрастанию гидравлического сопротивле- ния проходу газа и снижению производительности.

В барботажных аппаратах (барботерах} газ пропускают через воду, обеспечивая большую поверхность соприкосновения пузырьков газа с жидко- стью. Более совершенными устройствами являются пенные аппараты. Они от- личаются от барботеров, главным образом, что в них скорость газа в 5-10 раз выше скорости свободного всплывания пузырьков газа в жидкости. При этом на поверхности газа образуется слой пены, в котором газ и жидкость интенсив- но перемешиваются и происходит непрерывное разрушение, слияние и образо- вание новых пузырьков.

Мокрые пылеуловители ударно-инерционного типа работают по принци- пу инерционного осаждения частиц пыли во время преодоления газом препят- ствия, смоченного жидкостью, или при резком изменении направления газового потока над поверхностью жидкости.

пленкой (ЦВП). Под действием центробежной силы, содержащиеся в газе пыли отбрасываются к стен кам аппарата, захваты ваютс я пленкой воды и вместе с нею сте кают в бункер. Откуда через патрубок, снабженный гидрозатвором, уловленная пыль в виде шлама выводится из аппарата в канализацию. Степень очистки при работе этих аппаратов может достигать 99 %.

Для очистки от мелкодисперсной пыли широко применяются скрубберы Вентури (коагуляционные мокрые пылеуловители). Они представляют собой агрегат, скомпанованный из последовательно соединенных турбулентного про- мывателя (трубы Вентури) с инерционным пыле- и брызгоуловителем и мокро- го центробежного циклона.

Процесс ф ильтрации газов с целью очистки заключается в пропускании их через ту или иную твердую пористую среду, образованную из нитей, воло- кон, зерен и самой осажденной пыли. Процесс осуществляется с помощью раз- ного рода фильтров контактного действия, в которых происходит осаждение частиц в результате действия инерционных и гравитационных сил, теплового (броуновского) движения газовых молекул и т.п. Устройства промышленной фильтрации оформляются в виде рукавных тканевых фильтров, волокнистых слоев, набивок и матов, керамических и металлокерамических перегородок, тканых металлических сеток, насадок из зернистого материала. В каждом из перечисленных типов фильтров могут применяться различные способы регене- рации фильтрующей поверхности: механическое встряхивание, обратная про- дувка с помощью переме щае мых под фильтровальной поверхностью сопел, продувка встречным потоком чистого воздуха.

В зависимости от конструкции рукавные фильтры имеют степень очистки при нормальном состоянии ткани до 99.9 %. В качестве фильтрующего слоя в фильтрах с насадками используют два рода насадочных материалов: насыпные (песок, галька, гравий, шлак, кокс, кусковая резина, пластмасса, керамически е кольца) и жесткие пористые материалы (пористая керамика, металлокерамика, пластмассы и т.д.).

Преимуществами фильтрации как метода очистки газов от пыли являются возможность тонкой и сверхтонкой очистки, получение уловленного продукта в сухом виде, относительно умеренные затраты энергии. К недостаткам следует отнести громоздкость, необходимость в ряде случаев предварительного охлаж- дения газов, относительно малый срок службы фильтрующего материала, необ- ходимость регенерации.

Метод электрической очистки газа в электрофильтрах от мелкодис- персной пыли основан на явлении ионизации газовых молекул в электрическом поле высокого напряжения. Достоинствами электроочистки являются: возмож- ность обработки больших объемов газов при очень малых гидравлических со- противлениях; высокая степень очистки; малые энергозатраты, возможность полной автоматизации. К недостаткам следует отнес ти высокую металлоем- вых выбросов очищается именно электрическим путем.

Подлежащие очистке газы, отводимые от металлургических агрегатов, нагреты до высоких температур. Их очистка в большинстве аппаратах неэф- фективна или невозможна при температуре выше 100 °С. Поэтому газы охлаж- дают. Наиболее простой метод охлаждения газа заключается в с мешивании го- рячего газа с атмосферным воздухом. Однако охлаждение этим методом требу- ет подсоса значительного количества воздуха, что приводит к увеличению ко- личества газа поступаемого на очистку, увеличению размеров газоочистных аппаратов и росту энергозатрат. Поэтому этот метод применяют для небольшо- го снижения температуры газа при начальной температуре не выше 150 °С.

Для охлаждения технологических газов широко применяются котлы- утилизаторы, установленные на газовом тракте после мартеновских печей, кон- вертеров и других агрегатов. В них газ охлаждается водой, циркулирующей по трубам.

Таблица Характерные параметры сухих механических пылеуловителей Максимальная Эффектив- Гидравличе- Тип пыле- Верхний пре- производи- ность пыле- ское сопро- уловителя дел темпера- тельность, м3/ч улавливания тивление, Па туры газов,°С частиц раз- личных раз- меров, % Осади- V 50-130 350-80-тельная (50 мкм) камера Циклон 85000 50-80 250-1500 350-(10 мкм) Вихревой 30000 90 (2 мкм) До 2000 До пылеуло- витель Батарей- 170000 90 (5 мкм) 750-1500 350-ный ци- клон Инерцион- 127 000 90 (2 мкм) 750-1500 До ный пыле- уловитель Динамиче- 42500 90 (2 мкм) 750-1500 До ский пыле- уловитель V - определяется возможной площадью для размещения Необходимость сепарации ЖСО на их отдельные компоненты возникает, в основном, в следующих случаях: при отделении компонентов от твердых (СОЖ - от стружки, шлифовальных, обкатных, опиловочных шламов, листовой обрези и т.п.); при отделении магнитных компонентов от н емагнитных (абразивной составляющей шлифовальных шламов от металлической); при разделении компоненто в, различающихся по плотности (например, при выделении графита из продукта измельчения чугунной стружки).

Отделение стружки и шламов от СОЖ требует решения двух задач:

выделение шлама из двухфазного потока «шлам-СОЖ»; отделение шлама от остатков аккумулированных ими СОЖ.

Гравитационные и гидромеханические методы решения обеих задач (от- стаивание, фильтрование, центрифугирование, струйная обработка, отмывка с наложением низкочастотных и УЗ-колебаний) описаны в [3]. Обязательным ус- ловием практической реализации любого метода, основанного на применение моющих реагентов, является их полная регенерация, снижающая затраты на выполнение операции и исключающая загрязнения производственной и окру- жающей среды. Одно из решений задачи регенерации предложено в [4, 5]. Там же рассмотрены вопросы анализа шламов на содержание СОЖ и влияние продолжительности хранения на содержание СОЖ и ее поведение при очистке.

Помимо гравитационных и гидромеханических способов известны терми- ческие способы очистки ЖСО от СОЖ. Применение этих способов требует нейтрализации пылегазовых выбросов и является, по-видимому, целесообраз- ным в тех случаях, когда в термическом агрегате совмещают выполнение не- скольких операций - очистку, сушку, восстановление оксидов, отжиг для сня- тия упрочнения, технологическое охрупчивание и т.п.

Способ и устройство для термической очистки шламов от СОЖ предло- жены в [б].

Необходимость разделения ЖСО на магнитную и немагнитную состав- ляющие возникает при использовании смешанных шламов черных и цветных металлов, магнитных и немагнитных сталей, шламов различного происхожде- ния и т.п. Разделение стружки магнитных черных и немагнитных цветных ме- таллов успешно происходит на магнитных сепараторах, поскольку сепарируе- мые продукты обладают резко отличающимися магнитными свойствами. Наи- большие трудности возникают при необходимости глубокой сепарации шламов и пьлей, так как в них значительная часть магнитных и немагнитных частиц плотно объединены механохимическими силами. Традиционные магнитные се- параторы и режимы сепарации оказываются в этом случае малоэффективными.

В сепараторе разрушение достигается приведением сепарируемого мате- риала в состояние псевдокипящего слоя под действием импульсного электро- магнитного поля [7]. Магнитная сост авляюща я концентрируется в верхней части слоя, откуда и извлекаетс я электромагнитным полем. В [8] повышение тимизации частоты следования импульсов электромагнитного поля и длитель- ности паузы между ними.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.