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.
АВТОМОБИЛЬ Черные металлы Рис. 9.20. Принципиальная схема утилизации изношенных автомобилей |
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
Nabri 1200 19-25 |
Nadus 3000 40-65 |
Мощность двигателя, кВт..................... 370
600 |
Производительность, т/ч...................... 5-10
Число оборотов ротора, мин"
Насыпная плотность дробленого металлолома, т/м 0,9-1,1
1,0- 1,3 50- 150 |
1,0 - 1,3 50- 150 |
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.
Рис. 9.21. Установка для дробления легковесного металлолома: 1 - опрокидывающийся лоток; 2 - дробилка; 3 - привод дробилки; 4 - пульт управления; 5 - обеспыливающая установка; 6 - виброконвейер; 7 - конвейер; 8 - обеспыливающий барабан; 9 - магнитная сепарационная установка; 10 - конвейер для цветных металлов; 11 - сортировочный конвейер; 12 - конвейер готовой продукции |
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.
>// W W м ж Рис. 9.22. Линия переработки моторного лома |
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.
Рис. 9.23. Линия переработки отходов деформируемых и литейных сплавов |
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.
Сепарация |
<60 мм |
Шлам на восстановление |
Рис. 9.24. Технологическая схема переработки аккумуляторного лома |
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.
Рис. 9.25. Комплексная линия переработки отходов алюминиевых сплавов: 1 - фрагментатор; 2 - грейфер; 3 - конвейер; 4 - дробилка; 5 - питатель; б - грохот; 7 - магнитные сепараторы; 8 - ЭД-сепаратор; 9 - циклон; 10 - фильтр; 11 - вентилятор; 12 - устройство для удаления пучков |
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.