ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА

Технологические схемы переработки лома и отходов металлов

Переработка старых автомобилей. Одной из сложных про­блем при переработке вторичных металлов является переработка легковесного, в частности автомобильного лома, поскольку такой лом содержит большое количество неметаллических материалов, а также цветных металлов. Принципиальная схема утилизации из­ношенных автомобилей показана на рис. 9.20.

Для дробления и сортировки легковесного металлолома приме­няют комплексные установки. Ниже приведены характеристики некоторых комплексных установок для дробления легковесного ме­таллолома, выпускаемых фирмой "Lindemann" (Германия):

K175-100Nanur

Мощность двигателя, кВт..................... 370

Производительность, т/ч...................... 5-10

Число оборотов ротора, мин"

Насыпная плотность дробленого металлолома, т/м 0,9-1,1

Размер кусков, мм................................ -

Схема работы одной из них показана на рис. 9.21. Установка состоит из: загрузочного устройства; дробилки; комплекса оборудо­вания для сортировки, включая воздушный и магнитный сепарато­ры; системы конвейеров; электро - и гидропривода; системы пылеу­лавливания; пульта управления.

Технологический процесс переработки легковесного металлоло­ма на установке включает следующие операции: подготовку авто­мобиля; загрузку кузова автомобиля в дробилку; дробление кузо­ва; очистку и сортировку дробленого металлолома; удаление и складирование готовой продукции.

Загрузочное устройство состоит из Опрокидывающего лотка и двух подающих валков. Автомобиль загружается с помощью крана в опрокидывающийся лоток, откуда после переворачивания по­следнего поступает на вход дробилки. На входе приводные валки захватывают кузов, сминают его и подают на дробление.

Расход энергии при дроблении кузовов зависит от комплектно­сти автомобиля, в частности наличия шин, двигателя и др. Поэто­му с автомобиля перед дроблением снимаются шины, топливный бак, аккумулятор, радиатор.

Расход энергии при дроблении автомобилей характеризуется следующими данными, кВт-ч/т:

TOC o "1-3" h z Вместе с двигателем, шинами, сиденьями............................ 25-28

Без двигателя, шин и сидений............................................... 20-23

Сплющенный кузов •.............................................................. 15-18

После дробления автомобиля получают три фракции: магнит­ную (черные металлы), воздушную (неметаллические материалы с низкой плотностью) и фракцию, в которую входят все цветные ме­таллы - алюминий, цинк, медь, а также нержавеющая сталь.

Для измельчения автомобильных кузовов применяют в основ­ном дробилки молоткового типа, состоящие из разъемного стально­го корпуса, облицованного износоустойчивыми плитами, дискового ротора и дробящей плиты. Ротор дробилки имеет 12-20 молотков на шести осях и обладает большой инерционностью, что препятст­вует созданию пиковых нагрузок на двигатель.

Молотковые дробилки для измельчения автомобильных кузовов могут различаться расположением ротора и колосниковой решетки для удаления измельченного продукта. По этому признаку разли­чают дробилки с вертикальным и горизонтальным расположением ротора. Последние бывают с верхним и нижним расположением ротора. Колосниковые решетки у таких дробилок расположены сверху. Преимущества дробилок с верхним расположением решет­ки - в сравнительно небольшом расходе электроэнергии и более высокой устойчивости при попадании неизмельчаемых предметов.

Молотковые дробилки с горизонтальным расположением ротора для измельчения автомобильных кузовов без предварительной под­готовки имеют, как правило, ротор шириной 2,5 м с диаметром ок­ружности по молоткам до 2,5 м. Для дробления предварительно разрезанных автомобильных кузовов применяют молотковые дро­билки с меньшей шириной ротора. Число оборотов ротора дробилок с горизонтальным расположением ротора, используемых для дроб­ления автомобилей, составляет от 500 до 1000 мин" , а окружная скорость молотков 55 - 65 м/с.

У дробилок с вертикально расположенным ротором, используе­мых для измельчения неподготовленных автомобильных кузовов, диаметр зоны загрузки должен быть не менее 3 м. При дроблении кузовов, прошедших специальную подготовку, диаметр загрузоч­ного бункера может быть снижен до 1,5 - 2 м. Окружная скорость ударных элементов у таких дробилок составляет 35 м/с.

Производительность молотковой дробилки зависит от мощности приводного двигателя, размеров ротора, способа загрузки металло­лома, состояния лома, конфигурации колосниковой решетки (раз­мера отверстий) и достигает 300 тыс. автомобилей в год.

Недробимые предметы выталкиваются из дробилки с помощью гидравлического выталкивателя через специальный клапан.

Утилизируемые автомобили тщательно контролируются на от­сутствие рабочих жидкостей (бензина, масла и других, в первую очередь пожароопасных).

При измельчении автомобиля образуются пожароопасная пыль полимерных и текстильных материалов, присутствующих в авто­мобиле, а также взрывоопасные смеси распыленных масел и остат­ков топлива, имеющихся в автомобиле даже после их удаления при подготовке кузова к утилизации. Такие пожаро - и взрывоопас­ные смеси необходимо удалять из дробилки как можно полнее и скорее. Чтобы уменьшить опасность, применяют следующие за­щитные меры: смятие и уплотнение автомобиля; подачу инертных газов в дробилку; предварительное охлаждение лома; впрыскива­ние воды в рабочее пространство дробилки; создание в дробилке предохранительных клапанов и отсасывающих устройств.

Измельченные материалы кузова отводятся из дробилки вибра­ционным конвейером в шахту воздушного сепаратора для разделе­ния металлической и неметаллической фракций.

Очистка стального лома от неметаллических примесей и не­больших частиц цветных металлов производится в барабанном се­параторе с помощью воздушного потока. Кроме того, используется ручная сортировка для отбора крупных фрагментов из цветных ме­таллов.

После отделения более легких фракций в воздушном сепарато­ре тяжелые частицы вибропитателем подаются на ленточный кон­вейер, где частицы черных металлов с помощью подвижного маг­нитного сепаратора выделяются из потока.

Система конвейеров включает конвейер для передачи дробле­ного лома на сортировку, конвейер для удаления пыли, конвейер для транспортировки готовой продукции, сортировочные конвейеры.

Очистка воздуха осуществляется сухим и мокрым способами. Сначала воздух очищается с помощью циклонов и мультициклонов со спиральными отводами воздуха. Дальнейшая очистка осуществ­ляется в скрубберах. Пыль из циклона и шлам из скруббера зата­риваются в контейнеры для дальнейшей переработки либо захоро­нения.

Первичная очистка металлолома от пыли и большей части не­металлических загрязнений осуществляется в процессе измельче­ния в дробилке 2 с помощью отсасывающего устройства 5. Даль­нейшая очистка происходит в барабанном сепараторе 8, где неме­таллические частицы отделяются от металла за счет трения кусоч­ков лома друг о друга при их движении по барабану.

Готовая продукция, представляющая собой сыпучий продукт с высокой степенью чистоты, с сортировочного конвейера поступает на конвейер готовой продукции, с которого отгружается на склад.

Отобранные неметаллические материалы и цветные металлы складируются раздельно и вывозятся из цеха на другие участки либо для дальнейшей утилизации на заводе, либо для продажи специализированным предприятиям.

Линия переработки моторного лома (рис. 9.22). Исходным сырьем являются двигатели внутреннего сгорания, карбюраторы и корпуса коробок передач из литейных алюминиевых сплавов. Со­держание в отходах железных включений до 20%, масла и влаги - до 10%. Максимальные размеры лома при переработке не должны превышать 300x150x50 мм. Плотность лома может быть от 100 до 3500 кг/м3.

Отходы литейного лома гидравлическим многочелюстным грей­фером 1 (см. рис. 9.22) загружаются в приемный бункер пластин­чатого питателя 2. В роторной дробилке 3 лом попадает под удары бил и отбрасывается на отбойные плиты. Дробленый продукт через щели между ротором и отбойными плитами разгружается на лен­точный транспортер 4 и затем попадает в сепаратор 5. Здесь он подвергается магнитной сепарации.

В результате переработки получают два продукта: немагнит­ный с размером кусков менее 150 мм, состоящий из алюминиевых сплавов с содержанием железа до 0,2% (выход составляет 83 - 90%, плотность продукта от 650 - 750 кг/м ), и магнитный круп­ностью +3 -100 мм с содержанием алюминия до 2%. В зависимо­сти от вида исходного сырья производительность линии составляет 3-5 т/ч.

Линия переработки отходов деформируемых и литейных сплавов цветных металлов. Исходным сырьем являются отходы содержащие алюминиевые сплавы, черные металлы (до 30%), мас­ло и влагу (до 5%). Максимальные размеры перерабатываемого сырья не должны превышать: для листового материала 1400*1400x10 мм (максимальная доля листовых отходов толщиной до 10 мм может составлять 10% от общего количества исходного сырья); для самолетного лома 1000*1100*500 мм; для пакетирован­ных отходов 400*500*600 мм (плотность пакета - не ниже 800 кг/м3); для моторного лома 600*1100*600 мм (максимальная толщина стенки 50 мм).

Отходы алюминиевых сплавов гидравлическим грейфером 1 (рис. 9.23) подают в загрузочное устройство 2. Под действием гра­витационных сил отходы скользят по днищу к приводным валкам, которые установлены на нижнем конце течки перед загрузочным отверстием дробилки 3. Валки захватывают сырье, сминают его и с контролируемой скоростью подают в дробилку.

Для обеспечения равномерной нагрузки электродвигателя дро­билки предусмотрено автоматическое и ручное включение приво­дов валков. Если собственной массы верхнего валка недостаточно для сжатия сырья, оператор увеличивает усилие с помощью двух гидравлических цилиндров.

В молотковой дробилке отходы ударяются об отбойный брус и разрушаются частыми ударами молотков. Дробленый продукт раз­гружается на вибрационный конвейер через нижнюю под ротором и верхнюю над ротором решетки грохота 4. Из дробленой смеси воздушным потоком от вентилятора 8 удаляется легкая фракция, которая предварительно очищается в циклоне 6 и фильтре 7. Лег­кая фракция содержит пыль, бумагу, текстиль и пластмассу. Тя­желая фракция разделяется с помощью магнитных сепараторов 5 на магнитные и немагнитные продукты.

Переработка лома радиаторов. Применяемые в настоящее время типы и конструкции радиаторов можно разделить на четыре группы по видам основных конструкционных материалов: медные, алюминиевые, стальные и комбинированные.

Лом радиаторов подвергают разделке для отделения стальных деталей от цветных металлов ручным, механическим или огневым способами. Радиаторы разделывают ручным способом с помощью инструментов, отделяя железный кожух от корпуса радиатора, за­тем отделяют патрубки и мелкие железные детали от бачков. От­деленные куски с остатками латуни и припоя сортируют с предва­рительной визуальной оценкой остатков цветных металлов на кус­ках железа на две группы: низкокачественные отходы лома меди; лом черных металлов с видимыми незначительными остатками припоя, латуни или без них. Время разделки одного радиатора со­ставляет 3-4 мин, выработка на одного работающего 1,8- 2,3 т в смену.

Иногда стальной кожух отделяют аллигаторными ножницами. Производительность этого способа разделки по сравнению с руч­ным ниже, так как отделение железных деталей при этом способе также ведется вручную и затраты времени на эту операцию оста­ются такими же, как при ручном способе. Использование же алли­гаторных ножниц связано с дополнительными внутрицеховыми пе­ревозками, увеличением себестоимости передела и повышенным переходом продукции в низкокачественную группу.

При огневой резке лом радиаторов разделывают следующим образом. Места крепления кожуха к остову прогревают пламенем резака. Припой плавится и стекает с радиатора. Последовательно прогревая все места пайки, радиатор освобождают от кожуха. На кожухе остается незначительное количество наплывов припоя. Так же отделяются остальные детали из черных металлов.

Радиаторы, у которых кожух крепится с помощью болтов, раз­делывают путем срезания всех болтов. На месте разделки сортиру­ют полученные продукты. Железные детали, освобожденные от припоя, направляют предприятиям, перерабатывающим вторичные черные металлы. Латунный корпус радиатора поступает на пакети­рование. Железные детали с каплями и наплывами припоя, остат­ками латуни накапливают и отгружают как низкокачественный лом в зависимости от содержания меди. Сердцевину и бачки под­вергают пакетированию. Припой, который стекает при оплавлении на площадку, накапливают и переплавляют в слитки, которые реа­лизуют как оловянносвинцовые сплавы в зависимости от содержа­ния олова, сурьмы, свинца, кобальта, никеля.

Общие потери цветных металлов при этом способе разделки радиаторов составляют немного более 4% и представлены потеря­ми с ломом черных металлов, угаром при резке и потерями при переплавке припоя.

Огневая резка радиаторного лома сопровождается значительны­ми выделениями вредных веществ. Запыленность воздуха, удаляе­мого от места разделки, составляет в срднем 87 мг/м3. В пыли со­держатся свинец, олово, цинк, медь, т. е. металлы, концентрация которых в воздухе рабочей зоны и в атмосфере населенных пунк­тов лимитируется санитарными нормами. Поэтому участок, где выполняются эти работы, должен быть обеспечен приточно-вытяж - ной вентиляцией, а аспирационные газы должны перед выбросом в атмосферу подвергаться очистке.

На металлургических заводах разделанный радиаторный лом в пакетированном виде подвергают металлургическому переделу для выпуска оловянных бронз в чушках. Часть неразделанного лома радиаторов в пакетированном виде используют для производства подготовительных сплавов.

Процесс подготовки радиаторного лома малопроизводителен и требует большого числа раздельщиков. Поэтому разработана тех­нология механизированной подготовки лома радиаторов к метал­лургическому переделу, которая включает следующие операции: дробление, грохочение, магнитную сепарацию и пылеулавливание. Широкого применения эта технология пока не нашла.

Переработка лома аккумуляторов. Переработка отработанных аккумуляторов является основной статьей получения свинца из свинецсодержащего лома и отходов. Основными операциями при подготовке лома аккумуляторов к металлургическому переделу яв­ляются дробление, классификация и сепарация. При этом различа­ют следующие способы сепарации: сухие, гидравлические и с ис­пользованием тяжелых сред.

Переработка аккумуляторов с применением гидравлических способов сепарации по технологическим операциям аналогична су­хим методам. Отличие состоит в замене процесса воздушной сепа­рации на гидравлическую. В качестве тяжелой среды применяют смеси, искусственно создаваемые или образующиеся в процессе ра­боты установки.

Технологическая схема переработки аккумуляторного лома приведена на рис. 9.24. Исходное сырье - лом аккумуляторов - из бункера поступает в молотковую дробилку, в которую подается раствор соды для нейтрализации остатков кислоты. Дробленый ма­териал подвергают контрольной классификации на грохоте с ячей­кой 60 мм. Надрешетный продукт возвращается на дробление, под-
решетный проходит магнитную сепарацию и направляется для обесшламливания. Более целесообразно дробление аккумуляторов осуществлять в две стадии: первичное дробление - на зубчатой од­но - или двухвалковой дробилке, а вторичное измельчение - в мо­лотковой дробилке. Измельченный аккумуляторный лом обес- шламливают на грохоте с ситами, имеющими размер ячеек 4 и 1 мм. Шламовый продукт класса крупности -1 мм поступает на сгущение и обезвоживание, классы крупности -4+1 и +4 мм под­вергают гидросепарации с получением в качестве конечных про­дуктов металлического свинца и органических материалов. Гото­вые продукты отмывают на грохотах для удаления остаточных шламовых продуктов.

Схемы тяжелосредной сепарации при разделке аккумуляторно­го лома получили распространение в зарубежной практике. Разли­чают два способа разделения: в искусственных и самообразующих­ся суспензиях.

Более совершенной технологией с применением сепарации в тяжелых средах являются схемы разделения в образующихся сус­пензиях, в которых как утяжелитель используется тонкодисперс­ный оксидно-сульфатный свинец, выделяющийся из перерабатыва­емых аккумуляторов. Технология позволяет извлекать до 99,4% свинца, содержащегося в ломе.

Другой способ утилизации отработанных аккумуляторов за­ключается в механизированной разделке и сепарации аккумуля­торного лома, плавке "и рафинировании чернового свинца. При разделке амортизованных аккумуляторов получают пять фракций: металлическую, оксидно-сульфатную, полипропиленовую, поливи - нилхлоридную и эбонитовую.

Плавка свинца проводится в электротермической печи без об­разования штейна и с получением незначительных количеств шла­ка (не более 5%), объем которого зависит главным образом от ка­чества разделки аккумуляторного лома. Безвозвратные потери свинца при таком переплаве не превышают 1,5%, а потребление электроэнергии на плавку — менее 520 кВт-ч на тонну выплавлен­ного свинца.

Выплавка свинца в электропечах позволяет снизить выбросы в атмосферу пыли и токсичного сернистого ангидрида в 3 - 5 раз, со­кратить объемы образования шлаков и расход кокса в несколько раз.

Эбонитовая фракция как кокс участвует в процессе восстанов­ления металла, а пластиковые фракции (полипропилен и поливи - нилхлорид) утилизируются известными способами путем дробле­ния и гранулирования.

Комплексная линия переработки отходов металлов (рис. 9.25). Эта линия включает следующие технологические опе­рации: классификацию по крупности и видам исходного сырья, фрагментирование (резка на части), дробление с удалением недро - бимых предметов, аспирацию продуктов дробления с системой пы­леулавливания, магнитную сепарацию в слабом магнитном поле, грохочение, магнитную сепарацию в сильном магнитном поле и электродинамическую сепарацию продуктов дробления. Классифи­кация предназначена для предварительной рассортировки лома и отходов по крупности и видам сырья с помощью погрузочно-раз - грузочных средств. При этом лом классифицируют на литейный (по внешнему виду изделий), габаритный (по размерам), деформи­руемый (по габаритным размерам и светлой окраске металла) и бытовой.

Немагнитные материалы [нержавеющая Стам, титан)

Продукт

_____ V7 алюминиевых

Г"1""] Л' сплаШ

П'°д*'п'7*7ГггШИоиаеттные кл.+П-RSO**

В процессе дробления алюминиевого лома получают смесь кус­ков из цветного и черного металлов и неметаллических материа­лов крупностью до 150 мм.

При попадании в дробилку недробимых предметов автоматиче­ски включается привод заслонки поворотного устройства и откры­вается окно (ловушка) для удаления материалов из дробилки в специальный короб. При появлении в продуктах дробления пучков из проволоки включается специальное устройство для их удаления из общей массы дробленого продукта.

Из дробленого продукта мощным воздушным потоком системы пылеулавливания удаляются мелкие неметаллические фракции (пыль, бумага, текстиль и т. п.).

Магнитная сепарация в слабом магнитном поле предназначена для удаления из дробленой смеси кусков черного металла класса +10 — 150 мм. Немагнитный продукт подвергается грохочению в барабанном грохоте. Надрешетный продукт подвергают сначала магнитной сепарации в сильном поле для удаления из смеси срост­ков ферромагнитных включений класса +10 - 150 мм, а затем электродинамической сепарации для выделения из концентрата неметаллических материалов, нержавеющей стали, титана и мед­ных сплавов. Продукты дробления вибрационным питателем и ленточным конвейером подают в барабанный грохот, для класси­фикации по крупности.