12.3 Переработка промышленных отходов.

Выделяют две группы методов переработки отходов – механические и физико-химические методы.

Механическая переработка отходов.

Утилизация твердых отходов в большинстве случаев приводит к необходимости либо разделения на компоненты (в процессе очистки, обогащения, извлечения ценных составляющих) с последующей переработкой сепарированных материалов различными методами, либо придания им определенного вида, обеспечивающего саму возможность утилизации отходов. Совокупность наиболее распространенных механических методов подготовки и переработки твердых отходов представлена на рис. 12.2.

Классификация и сортировка. Разделение твердых зернистых материалов на классы по крупности кусков или зерен называется классификацией.

Известны два основных способа классификации: 1) ситовая (грохочение) — механическое разделение на ситах; 2) гидравличе­ская — разделение смеси на классы зерен, обладающих одинаковой скоростью осаждения в воде или в воздухе. Разделение смеси зерен на классы в воздушной среде называется воздушной сепарацией.

Классификация может иметь самостоятельное значение — для при­готовления готовых продуктов определенных сортов (в этом случае она называется сортировкой) или быть вспомогательной операцией для предварительной подготовки материала к последующей переработке. Наиболее широко различные способы классификации используются сов­местно с процессами измельчения.

Измельчение. Процессы измельчения условно подразделяют на дробление (крупное, среднее и мелкое) и измельчение (тонкое и сверхтонкое). Измельчение материалов осуществляют путем раздавливания, раскалывания, истирания и удара. В большинстве случаев эти виды воздействия на материал используют комбинированно; при этом обычно основное значение имеет один из них, что обусловлено конструкцией машины, применяемой для измельчения.

Рис. 12.2. Механические методы подготовки и переработки отходов.

В зависимости от физико-механических свойств и размеров кусков (крупности) измельчаемого материала выбирают тот или иной вид воздействия. Так, дробление твердых и хрупких материалов производят раздавливанием, раскалыванием и ударом, твердых и вязких —раздавливанием и истиранием.

Дробление материалов обычно осуществляется сухим способом (без применения воды), тонкое измельчение часто проводят мокрым способом (с использованием воды). При мокром измельчении пылеобразования не наблюдается и облегчается транспортирование измельченных продуктов.

Метод дробления используют для получения из крупных кусков перерабатываемого материала продуктов крупностью преимущественно 5 мм. Дробление широко используется при переработке отходов вскрыши при открытых разработках полезных ископаемых, отвальных шлаков металлургических предприятий, вышедших из употребления резиновых технических изделий, овалов галита и фосфогипса, отходов древесины, некоторых пластмасс, строительных и многих других материалов.

Метод измельчения используют при необходимости получения из кусковых отходов зерновых и мелкодисперсных фракций крупностью менее 5 мм. Процессы измельчения широко распространены в технологии рекуперации твердых отходов при переработке отвалов вскрышных и попутно извлекаемых пород открытых и шахтных разработок полезных ископаемых, вышедших из строя строительных конструкций и изделий, некоторых видов смешанного лома изделий из черных и цветных металлов, топливных и металлургических шлаков, отходов углеобогащения, некоторых производственных шламов и отходных пластмасс, пиритных огарков, фосфогипса.

Обогащение отходов.

- магнитная сепарация. Извлечение ферромагнитных металлов основано на их высокой магнитной восприимчивости и способности хорошо намагничиваться. К достоинству магнитной сепарации можно отнести, то, что для извлечения металлов не требуется высокой напряженности электромагнитного поля, что делает извлечение ферромагнитных металлов достаточно дешевым.

- электродинамическая сепарация. Для выделения неферромагнитных или цветных металлов из потока смеси отходов или ТБО сухим способом применяется метод электродинамической сепарации – это процесс обогащения, основанный на использовании силового взаимодействия магнитного поля и вихревых токов, возникающих в электропроводном веществе под воздействием ЭДС, индуцированного магнитным полем. К достоинствам данного метода можно отнести простоту оборудования, извлечение металлов без дробления, высокая производительность возможность применения аппаратов из смежных областей. При движении материала в переменном магнитном поле или при действии на неподвижные электропроводные металлы переменного (бегущего) магнитного поля в проводнике индуцируется ЭДС и возникают вихревые токи, которые вступают во взаимодействие с первичным магнитным потоком, изменяя его индукцию. Эффектом взаимодействия контуров тока с породившим их магнитным потоком является, в частности, выталкивание неферромагнитных металлов из поля катушки переменного тока.

- лазерная сепарация. В настоящее время разработаны методы разделения макулатуры и полимерной пленки, которые основаны на использовании лазерной магнитной техники. Основой способа разделения материалов с помощью лазера является определение требуемого компонента среди других материалов посредством отраженного света при прохождении отходов в луче лазера. В инфракрасной зоне спектра электромагнитного излучения волокнистые материалы, подобные бумаге и картону, создают беспорядочно диффузное отражение, в то время как полимерные материалы — правильное отражение. Эти отражения улавливают и преобразовывают в электрические сигналы, которые используют для управления потоком воздух; отсортировывающим полимерную пленку от макулатуры.

- отсадка. Отсадка представляет собой процесс разделения минеральных зерен 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. В процессе отсадки материала расслаивается: в нижнем слое концентрируются тяжелые частицы, в самом верхнем – легкие мелкие. Получаемые слои разгружают отдельно.

Физико-химические методы переработки отходов

Выщелачивание (экстрагирование). метод широко используется в практике переработки отвалов горнодобывающей промышленности, некоторых металлургических и топливных шлаков, пиритных огарков, древесных и многих других ВМР (вторичные материальные ресурсы). Метод основан на извлечении одного или нескольких компонентов из комплексного твердого материала путем его (их) избирательного растворения в жидкости-экстракте. Любой процесс выщелачивания заключается в том, что жидкость, проникая в поры твердого тела, растворяет извлекаемый компонент или вступает с ним в реакцию; вещество, перешедшее в раствор (или продукт реакции), диффундирует к поверхности твердого тела и переходит в основную массу жидкости. Иногда извлекаемое вещество содержится в порах твердого тела в растворенном виде, и в этом случае оно непосредственно переходит в растворитель путем диффузии.

Растворение. Растворение заключается в реализации гетерогенного взаимодействия между жидкостью и твердым веществом, сопровождаемого переходом последнего в раствор, и широко используется в практике переработки многих твердых отходов.

Кристаллизация. Выделение твердой фазы в виде кристаллов из насыщенных растворов, расплавов или паров имеет большое распространение при переработке различных твердых отходов. Кристаллизацию обычно проводят из водных растворов, понижая растворимость кристаллизуемого вещества за счет изменения температуры раствора или удаления части растворителя. В ряде случаев кристаллизацию ведут из растворов органических веществ (спиртов, эфиров, углеводородов и др.). Кристаллизацию из расплавов осуществляют путем их охлаждения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Перечислите основные принципы управления отходами в соответствии с концепцией устойчивого развития

2. Что относится к механическим методам переработки отходов?

3. Какие методы переработки и обращения с отходами наиболее предпочтительны в соответствии с концепцией управления отходами?

4. В чём заключается метод компостирования отходов?

5. Какие основные недостатки захоронения отходов?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Родионов А. И., Клушин В. Н., Торочешников Н. С. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1989. - 512 с.: ил.

2. Калыгин В.Г. Промышленная экология. Курс лекций. М.: Изд-во МНЭПУ, 2000. - 240 с

3. Конаков СП. Экология промышленности будущего. М.:РЭФИА, 1998. 158 с.

4. Лозановская И.И., Орлов Д.С, Садоеникова ЛЯ. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высшая школа, 1998. 287 с.

5. Зюзин А.В., Семенов В.И. Защита производственного персонала и населения от сильнодействующих ядовитых веществ на химически опасных объектах. М.: Мединор, 1994. 240 с.

6. А Ф. Афанасьева и др. Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод и обработка осадков.: Изограф, 1997. 96 с.

7. А С. Бобков и дp Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности. . M.: Химия, 1997. 400 с.

8. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных производств. М.: Химия, 1982. 288 с.

9. Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов/АИ. Родионов, ЮЛ. Кузнецов, В.В. Зенков, ГС. Соловьев. М.: Химия, 1985. 352 с.

10. Газоочистные аппараты сухого и мокрого типов. Каталог. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1984.92 с.

11. Руководящие указания по проектированию, изготовлению, монтажу и

эксплуатации циклонов НИИОГАЗ. Ярославль, 1971.

12. Степанов Г.Ю. Зицер И.М. Инерционные воздухоочистители. М.: Машиностроение, 1986. 184 с.

13. Алиев Г.М.-А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов М.: Металлургия, 1986. 544 с.

14. Охрана окружающей среды/С.В. Белов, Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьяков и дp M.: Высшая школа, 1991. 319 с.

15. Коротаев В.Н; Научно-методические основы и технические решения по снижению экологической, нагрузки при управлении движением твердых бытовых отходов. Текст.: Автореф: дис. ... докт. техн. наук. / В:Н- Коротаев.-Пермь, 2000:-47 с .

16. МДС 13-8.2000 Концепция обращения с твердыми бытовыми отходами в Российской Федерации: офиц. текст. - М.: ГУЛ ЦПП, 1999 . - 23 с.

17. Вайсман, Я.И., Коротаев, В.Н., Петров, Ю.В. Полигоны депонирования твердых бытовых отходов. Пермский гос. техн. ун-т. - Пермь, 2001. — 150 с. — ISBN-5-88151-291-Х.

18. Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности /АС. Бобков и др. М.: Химия, 1997. 400 с.

19. Липунов А.Г., Погорелое В.Н., Подгорных Е.А. Охрана труда. М.: ИЦ «Витязь», 1996.240 с.

20. ГОСТ 12.1.003-83. Шум. Общие требования безопасности.

21. ГОСТ 12.1.001-83. Ультразвук. Общие требования безопасности.

22. ГОСТ 12.1.029-80. Средства и методы защиты от шума. Классификация.

23. СН № 3223-85 Санитарные нормы допустимых уровней шума на рабочих

местах.

24. Иванов И.И. Проблемы акустического загрязнения окружающей среды//Экология и промышленность России. 1998. Август. С. 30.

25. Стадницкий Г.В., Родионов A.M. Экология. СПб: Химия, 1996. 240 с.

Раздел 3. Охрана окружающей среды