ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Термохимическая обработка твердых отходов

При утилизации и переработке твердых отходов используют различ­ные методы термической обработки исходных твердых материалов и по­лученных продуктов: это различные приемы пиролиза, переплава, обжига и огневого обезвреживания (сжигания) многих видов твердых отходов на органической основе.

Пиролиз представляет собой процесс разложения органических со­единений под действием высоких температур при отсутствии или недос­татке кислорода. Характеризуется протеканием реакций взаимодействия и уплотнения остаточных фрагментов, исходных молекул, в результате чего происходит расщепление органической массы, рекомбинация продуктов расщепления с получением термодинамически стабильных веществ: твер­дого остатка, смолы, газа. Применяя термин "пиролиз" к термическому преобразованию органического материала, подразумевают не только его распад, но и синтез новых продуктов. Эти стадии процесса взаимно связа­ны и протекают одновременно с тем лишь различием, что каждая из них преобладает в определенном интервале температуры или времени.

Общую схему пиролиза можно представить следующим образом: твердые отходы + Q^■твердый остаток + жидкие продукты + газы ± Qi, где Q - дополнительное тепло, Qi - вторичное тепло.

Следует отличать пиролиз от близкого к нему процесса газификации.

Газификация является термохимическим высокотемпературным процессом взаимодействия органической массы или продуктов ее терми­ческой переработки с газифицирующими агентами, в результате чего орга­ническая часть или продукты ее термической переработки обращаются в горючие газы. В качестве газифицирующих агентов применяют воздух, кислород, водяной пар, диоксид углерода, а также их смеси.

Процессы пиролиза отходов получили большее распространение, чем газификация. Пиролизу подвергаются твердые бытовые и близкие к ним по составу ПО, отходы пластмасс, резины (в том числе, автомобиль­ные покрышки), другие органические отходы.

С санитарной точки зрения процесс пиролиза обладает лучшими по­казателями по сравнению со сжиганием. Количество отходящих газов, подвергаемых очистке, намного меньше, чем при сжигании отходов. Объ­ем твердого остатка, получаемого по схеме высокотемпературного пиро­лиза, может быть значительно уменьшен. Твердый остаток можно исполь­зовать или в промышленности (сажа, активированный уголь и др.). Таким образом, некоторые схемы пиролиза отходов могут быть безотходными.

Высокотемпературный пиролиз по сравнению с другими методами имеет ряд преимуществ:

- при нем происходит более интенсивное преобразование исходного продукта;

- скорость реакций возрастает с экспоненциальным увеличением температуры, в то время как тепловые потери возрастают линейно;

- увеличивается время теплового воздействия на отходы;

- происходит более полный выход летучих продуктов;

- сокращается количество остатка после окончания процесса.

Различают высокотемпературные (агломерация, обжиг окатышей) и

Низкотемпературные (без обжига) методы окускования.

Агломерация состоит в том, что мелкие зерна шихты нагреваются до температуры, при которой происходит их размягчение и частичное плав­ление. При этом зерна слипаются, последующее быстрое охлаждение при­водит к их кристаллизации и образованию пористого, но довольно прочно­го кускового продукта пригодного для металлургического передела.

Обжиг окатышей проводят при окусковании железорудных мелко­дисперсных концентратов с размером частиц менее 100 мкм. Материалы такой крупности хорошо окомковываются, особенно при введении в шихту 0,5.2,0% пластичной связующей добавки - бентонита (особого сорта вы­сококачественной глины). С целью получения офлюсованных окатышей в шихту вводят также необходимое количество известняка.

Производство окатышей осуществляется следующим образом. Бен­тонит, известняк и другие добавки измельчают до крупности концентрата, тщательно перемешивают с последним, увлажняют до 8.9% и направля­ют на окомкование.

Сырые окатыши имеют размер 8.18 мм. Сцепление частиц в них обеспечивают в основном капиллярные силы. Их упрочнения достигают обжигом при 1250. 1300оС, что повышает прочность на сжатие до 200.500 кг/окатыш.