Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Инженерная экология: защита литосферы от твердых промышленных и бытовых отходов

УКРУПНЕНИЕ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Наряду с уменьшением размеров кусковых материалов и их разделением по крупности в практике рекуперационной технологии твердых отходов распространены методы укрупнения мелкодисперсных частиц, объединяющие различные приемы гранулирования, таблетирования, брикетирования и высокотемпературной агломерации [32—34]. Укрупнение используют при переработке в строительные материалы ряда компонентов отвальных пород добычи полезных ископаемых, хвостов обогащения углей и золы — уноса ТЭС, в процессах утилизации фосфогипса в сельском хозяйстве и цементной промышленности, при подготовке к переплаву мелкокусковых и дисперсных отходов черных и цветных металлов, в процессах утилизации пластмасс, саж, пылей и древесной мелочи, при обработке шлаковых расплавов в металлургических производствах и электротермофосфорном производстве и во многих других процессах утилизации и переработки.

Окускование

Окускование — это процесс превращения мелких частиц в куски с заданными свойствами для их более эффективного использования. Окусковывают материалы крупностью частиц менее 10 мм.

В зависимости от вида частиц окускование осуществляется агломерацией, окомкованием или брикетированием. В результате окус- кования частиц получают:

  • • при агломерации — агломерат крупностью 5—60 мм;
  • • при окомковании — окатыши в основном крупностью 9—16 мм;
  • • при брикетировании — брикеты разной геометрической формы

и необходимых габаритов и массы.

Из общего производства окускованного сырья агломерат занимает около 70%, окатыши — 28% и брикеты — 2%.

Высокотемпературная агломерация (от лат. agglomero — присоединяю, накопляю) — термический процесс укрупнения, кускования мелких частиц. При агломерации образуются легкоплавкие химические соединения, которые при остывании связывают частицы.

Агломерация разработана в США и впервые использована в 1908—1910 гг.

Этот метод в частности используют при переработке пылей, окалины, шламов и мелочи рудного сырья в металлургических производствах, пиритных огарков и других дисперсных железосодержащих отходов. Для проведения агломерации на основе таких материалов готовят шихту, включающую твердое топливо (коксовая мелочь — 6—7% мае.) и другие компоненты (концентрат, руда, флюсы). Увлажненную до 5—8% шихту размещают в виде слоя определенной высоты, обеспечивающей оптимальную газопроницаемость, на расположенные на решетках движущихся обжиговых тележек (палет) агломерационной машины слои возвратного агломерата крупностью 12—18 мм. Эти слои предотвращают спекание шихты с материалом тележек и прогар решеток. Воспламенение и нагрев шихты обеспечивают просасыванием через ее слой продуктов сжигания газообразного или жидкого топлива и воздуха. Процесс спекания минеральных компонентов шихты идет при горении твердого топлива (1100— 1600°С). Агломерационные газы удаляют под разрежением 7—10 кПа.

Спеченный агломерат дробят до крупности 100—150 мм в валковых зубчатых дробилках, продукт дробления подвергают грохочению и последующему охлаждению. Просев грохочения — фракцию до 18 мм, выход которой составляет 30—35%, возвращают на агломерацию. В практике высокотемпературной агломерации распространены конвейерные машины с верхним зажиганием шихты производительностью 400—500 т/ч. Их недостатком является получение больших объемов разбавленных по загрязняющим компонентам (СО, S02, NO*) агломерационных газов. Агломашины с нижним зажиганием позволяют в значительной степени избежать этого недостатка.

Окомкование — процесс получения гранул сферической формы — окатышей, подвергаемых для упрочнения обжигу. Также существуют методы производства безобжиговых окатышей. Окомкование — это окускование увлажненных тонкоизмельченных материалов, основанное на их способности при перекатывании образовывать гранулы сферической формы (окатыши). Окомкование применяется для подготовки тонкоизмельченных и пылеватых материалов для их передела и транспортировки на большие расстояния. Наиболее широко окомкование используется при получении железорудных концентратов. Окомкованию подвергают также хромовые, фосфористые и флюоритовые концентраты, а в некоторых случаях концентраты руд цветных металлов.

Способ окомкования мелких сыпучих материалов впервые запатентован А. Андерсеном (Швеция) в 1912 г. У нас первые работы по окомкованию относятся к 1930 г. Промышленное освоение производства окатышей начато в железорудной промышленности

США в 1955 г. В России первая окомковательная фабрика сооружена на Соколовско-Сарбайском ГОКе для производства окатышей из магнетитовых концентратов.

Процесс производства окатышей включает подготовку шихты, приготовление сырых окатышей, упрочняющую обработку и охлаждение.

Подготовка шихты состоит в усреднении подлежащего окомко- ванию материала и добавке в него связующих веществ. В качестве связующих добавок применяют бентонит, гашеную известь, хлориды кальция и натрия, сульфат железа и пр. Наибольшее распространение получил бентонит, обладающий свойством сильно набухать при поглощении воды (наблюдается увеличение объема осадка в 15—19 раз). Основные требования к окомковываемому материалу предъявляются по крупности и влажности. Окомкование протекает успешно, если удельная поверхность кристаллического материала составляет 15—19 м2/кг и влажность — 7—10%. У руд и концентратов, имеющих в своем составе связанную воду, влажность может достигать 20—25%. Отклонение от этих требований вызывает необходимость повышенного расхода упрочняющих и сухих добавок в шихту.

Для смешивания компонентов шихты применяют смесительные агрегаты: барабанные, роторные, шнековые и вихревые. Окомкование концентратов осуществляется в барабанных и других грануляторах.

Упрочнение сырых окатышей производится окислительным обжигом и безобжиговыми методами с применением вяжущих веществ (цемента, извести и пр.), а также другими методами. В основном применяется окислительный обжиг окатышей при температуре до 1400°С для их упрочнения за счет окисления и рекристаллизации зерен минералов, а также частичного образования расплава (шлака). Во время термического упрочения окатыши последовательно проходят зоны сушки, подогрева, обжига, рекуперации и охлаждения. При обжиге окатышей, содержащих сульфидную серу, происходит их десульфурация, степень которой достигает 92%.

Обжиг окатышей производится на конвейерных обжиговых машинах, в шахтных печах и комбинированных установках «решетка — трубчатая печь» (РТП). В мировом производстве примерно 52% окатышей обжигают на конвейерных машинах, 34% — на РТП, 13% — в шахтных печах и около 1% — на других агрегатах.

При производстве окатышей безобжиговыми методами упрочнение достигается благодаря связующим, которые добавляются до формирования сырых окатышей. При применении известковых связующих упрочнение достигается автоклавированием (при 175°С) или карбонизацией путем сушки (100— 105°С) окатышей и обработки их газами, содержащими углекислоту (при 60°С), При автоклавировании добавляется 6—10% извести, при карбонизации — 10-15%. Окатыши на цементной связке производят с применением цемента (100 кг/т) с последующей выдержкой сырых окатышей около 70 ч. Безобжиговые методы упрочнения в широких промышленных масштабах пока распространения не получили. Охлаждение окатышей производится в охладителях конвейерного, ленточного или кольцевого типов.

Брикетирование — это процесс переработки материала в куски геометрически правильной и однообразной формы, практически одинаковой массы. При брикетировании создаются дополнительные сырьевые ресурсы из мелких материалов (преимущественно ископаемых топлив и руд), использование которых малоэффективно или затруднительно, а также утилизируются отходы (пыль, шлаки, металлическая стружка и т.п.). Целью брикетирования является придание отходам компактности, обеспечивающей лучшие условия транспортирования, хранения, а также получение товарных, готовых форм.

В зависимости от исходного материала брикетирование производится со связующими (цементирующими, клеящими) веществами при средних давлениях (10-50 МН/м2) и без связующих веществ при при высоких давлениях (100—200 МН/м2). Для получения брикетов высокого качества материал, направляемый на прессование, должен отвечать определенным требованиям (фракционный состав, влажность, температура и пр.).

Брикетирование предложено в России в 1830-х гг. русским изобретателем А.П. Вешняковым, который разработал метод получения прочных брикетов из отходов древесного и каменного угля, назвав этот вид топлива карболеином. В 1858 г. в Германии пущена первая буроугольная брикетная фабрика, а в 1860 г. — каменноугольная с вальцевыми прессами. Окускование рудной мелочи брикетированием широко применялось во второй половине XIX в.

Механизм основной стадии брикетирования — прессование в общем виде представляется следующим образом. При небольшом давлении происходит внешнее уплотнение материала за счет пустот между частицами. Затем уплотняются и деформируются сами частицы, между ними возникает молекулярное сцепление. Высокое давление в конце прессования приводит к переходу упругих деформаций частиц в пластические, вследствие чего структура брикета упрочняется и сохраняется заданная форма. На характер деформаций сильно влияют физико-химические свойства исходного материала.

Каменные угли с применением связующих брикетируются по схеме:

  • • прием исходного материала (шихтовка различных углей);
  • • классификация и измельчение до 6 мм и менее;
  • • сушка угля до остаточной влажности 3—4%;
  • • подготовка связующего (измельчение, расплавление);
  • • дозирование и смешение нагретого угля со связующим (6—10%) при температуре около 100°С до получения однородной массы (шихты);
  • • охлаждение шихты до 80—90°С;
  • • прессование при 15—30 МН/м2 в вальцевых прессах;
  • • охлаждение брикетов до 40°С.

Наиболее распространенная форма брикетов, благодаря которой они хорошо переносят перегрузки — яйцевидная. Масса брикета — 70—75 г.

При брикетировании руды исходным материалом служит мелочь железных руд (отдельно и в смеси с топливом), мелкие и порошкообразные руды цветных металлов, колошниковая пыль доменных печей и другие металлургические отходы.

Применяются связующие: известь, различные цементы, жидкое стекло и пр. Брикетирование производится в вальцевых или штемпельных прессах (рис. 1.60, 1.61) по схеме: дозирование и смешение руды со связующими, прессование смеси, закрепление для ее упрочнения (выдержка, обжиг, сушка). Нагревание материала непосредственно при прессовании в некоторых случаях улучшает процесс брикетирования.

Брикетный вальцевый пресс производительностью 50 т/ч

Рис. 1.60. Брикетный вальцевый пресс производительностью 50 т/ч

Брикетный ленточный штемпельный пресс производительностью 12т/ч

Рис. 1.61. Брикетный ленточный штемпельный пресс производительностью 12т/ч

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы