Образование за рубежом

PlayPhrase.me - Учи английский

6.16. Технологія складування твердих відходів

У залежності від стану твердих відходів, що утворюються, розрізняють гідравлічний і сухий способи складування.

Гідравлічний спосіб застосовують для відходів, що утворяться при мокрому способі збагачення; пилів, золи ТЕС, що уловлюються мокрим способом; шламів і інших промислових відходів, що знаходяться в насиченому водою стані. Цей спосіб полягає в транспортуванні пульпи по трубопроводах (пульповодам) за допомогою насосів і випуску її в сховище.

Пульпою називається суміш твердих часток і води. Основною характеристикою її є консистенція — співвідношення маси твердих часток і рідини (Т:Ж ). Т:Ж залежить від типу відходів, технології утворення і може коливатися у великих межах, наприклад, від 1:1 до 1:30 і більш.

Сховища відходів являють собою гідровідвали, хвостосховища, шламосховища, шламонакопителі і т.д. У залежності від топографічних умов місцевості розрізняють наступні типи сховищ: балкові, заплавні, косогорні, рівнинні, котловинні.

Сховища відходів займають великі території нерідко сільськогосподарських земель, у них відбувається розпилення підсохлих поверхонь надводних пляжів, спостерігається підтоплення прилягаючих територій і забруднення підземних вод.

Для боротьби з розпиленням поверхонь пляжів передбачають їхнє зрошення й обводнювання, намиви глинистих екранів, хімічне закріплення відходів, що порошать. Для захисту від підтоплення влаштовують канави, подовжні дренажі. Для захисту підземних вод від забруднення передбачають протифільтраційні заходи.

6.15. Методи підготовки і переробки твердих відходів

Для утилізації і знешкодження промислових відходів найбільш розповсюдженими є наступні методи підготовки і переробки відходів: здрібнювання розмірів шматків, укрупнення розмірів часток, класифікація і сортування, збагачення, термообробка, вилучення, зневоднювання

Здрібнювання відходів. Тверді відходи як органічні, так і неорганічні можна подрібнювати до потрібного розміру роздавлюванням, розколюванням, розламуванням, різанням, розпилюванням, стиранням і різними комбінаціями цих способів.

Дроблення широко використовують при переробці відходів металургійних шлаків, що вийшли з уживання гумовотехнічних виробів, відходів пластмас і інших відходів. Для дроблення використовують щокові, конусні, валкові, роторні дробарки різних типів. Розмір шматків до дроблення може складати від 1000 до 20 мм, після дроблення 250—1 мм.

Помел матеріалів 1—5 мм здійснюють мокрим і сухим способами за допомогою млинів різного типу. Розмір фракцій після здрібнювання може складати 0,1—0,001 мм. Помел застосовують при переробці паливних і металургійних шлаків, відходів вуглезбагачення, деяких виробничих шламів, відходів пластмас, піритних недогарків і інших BMP.

Укрупнення розмірів часток використовують при підготовці до плавки дисперсних відходів чорних і кольорових металів, при утилізації пластмас, саж, пилів, піритних недогарків, при переробці в будівельні матеріали відходів збагачення й інших BMP. Укрупнення розмірів мелкодісперсних матеріалів здійснюють методами гранулювання, таблетування, брикетування, високотемпературної агломерації.

Гранулювання здійснюють обкатуванням і пресуванням у грануляторах різних конструкцій. Продуктивність цих апаратів і характеристики грануляторів залежать від властивостей вихідних матеріалів, застосовуваних сполучних, конструктивних факторів.

Таблетування відходів здійснюють за допомогою таблеткових машин різних типів, принцип дії яких заснований на пресуванні дозованих матеріалів у матричні канали. Таблетки випускають у виді циліндрів, сфер, дисків, кілець і т.п.

Брикетування застосовують з метою додання відходам компактності, зменшення їхнього обсягу, поліпшення умов транспортування, збереження. Брикетування здійснюють за допомогою пресів різних конструкцій. Наприклад, брикетування деревних відходів підвищує теплоту згоряння обпилювань і стружок. Щільні брикети можна використовувати як тверде паливо. Пресування металевої стружки приводить до зниження втрат металу на чад.

Високотемпературну агломерацію здійснюють за допомогою агломераційних машин і використовують при укрупненні дисперсних залізовмісних відходів: окалини, пилів, шламів, піритних недогарків. Для проведення агломерації на основі таких BMP готують шихту, що включає тверде паливо, концентрат, флюси, відходи. При горінні палива відбувається спікання мінеральних компонентів шихти. Спечений концентрат дроблять до потрібних розмірів, просівають, дрібні фракції повертають на агломерацію.

Класифікацію і сортування по фракціях здійснюють просіванням і просіванням шляхом використання різних конструкцій сит, ґрат, грохотів; гідравлічної і повітряної сепарації за допомогою гідроциклонів, спіральних класифікаторів.

Збагачення здійснюють виділенням одного або декількох компонентів із загальної маси відходів. Найпоширенішими є гравітаційні, флотаційні, електричні і магнітні способи збагачення.

Гравітаційні способи збагачення засновані на розходженні щільності і швидкості падіння часток збагачуваного матеріалу в рідкому або повітряному середовищі. Ці методи розділяють на промивання, збагачення відсадженням, у важких суспензіях, у потоках, що переміщаються по похилих поверхнях.

Відсадження являє собою процес поділу мінеральних часток по щільності під дією перемінних по напрямку вертикальних струменів води або повітря, що проходять через решето висадочної машини.

Збагачення у важких суспензіях і рідинах полягає в поділі матеріалів по щільності за допомогою суспензій або рідин, щільність яких є проміжною між щільностями поділюваних часток. Для збагачення застосовують різні типи сепараторів.

Збагачення в потоках на похилих поверхнях здійснюють на концентраційних столах, шлюзах, гвинтових сепараторах. Збагачення матеріалу відбувається в тонкому шарі води під дією по-різному спрямованих потоків води.

Промивання здійснюють за допомогою промивних машин для відділення глинистих, піщаних і інших мінеральних, а також органічних домішок від твердих відходів. Для промивання використовують воду, іноді з добавками УПАВШИ, гостра пара, різні розчинники.

Флотаційні способи засновані на різної змащуваності поверхонь часток водою. Тонкоподрібнені відходи обробляють водою, до якої додають флотаційні реагенти, що підсилюють розходження в змащуваності часток рудного мінералу і порожньої породи. Як реагенти використовують олії, жирні кислоти і їхньої солі, меркаптани, аміни й ін.

Ефект поділу флотацією залежить від насичення води пухирцями повітря, що прилипають до зерен тих мінералів, що погано змочуються, стаючи більш легенями, вони виносяться на поверхню, відокремлюючи від часток, що добре змочуються. У залежності від характеру насичення води повітрям розрізняють напірну, барботажну (пінну), електричну, біологічну і хімічну флотацію.

Магнітні способи збагачення засновані на поділі матеріалів по магнітних властивостях. Їх застосовують у тому випадку, якщо відходи містять металеві включення. Матеріали попередньо подрібнюють, класифікують, деякі обпалюють. Збагачення матеріалів завбільшки до 3 мм проводять сухим способом, дрібніше 3 мм — мокрим. Використовують магнітні сепаратори різних типів.

Електричні способи збагачення засновані на розходженні електрофізичних властивостей поділюваних матеріалів. Такими способами збагачують рудну сировину, відходи, що містять домішки кольорових металів, формувальні суміші, піски для скляної промисловості. Для цих цілей використовують електричні сепаратори. При контакті з поверхнею зарядженого металевого електрода частки збагачуваного матеріалу одержують заряд, величина якого залежить від електропровідності часток. Наелектризовані частки направляють в електричне поле, де відбувається їхня сепарація.

Термічні методи переробки і знешкодження відходів. До них відносяться піролиз, газифікація, вогневий метод знешкодження і переробки відходів.

Піролиз являє собою процес розкладання органічних сполук під дією високих температур при відсутності або недоліку кисню. У результаті піролиза утворяться піролизний газ, смоли і твердий залишок (сажа, активований вугілля й ін.).

Продукти піролизу можуть широко використовуватися в народному господарстві.

Основними компонентами піролизного газу є водень, метан і оксид вуглецю. Піролизний газ має переваги перед природним, тому що не містить сполук сірки.

Твердий продукт піролизу — саджу використовують у виробництві гумовотехнічних виробів, пластмас, типографських фарб, пігментів. Інертні матеріали, наприклад, розплавлений шлак, гранулюють і використовують у промисловості будівельних матеріалів.

Газифікація являє собою термохімічний високотемпературний процес взаємодії органічних сполук з агентами, що газифікують, у результаті чого органічні сполуки перетворюються в пальний газ. Як газифікуючих агентів застосовують повітря, водяна пара, диоксид вуглецю, а також їхньої суміші.

Процеси піролизу одержали більше поширення, чим газифікація.

Вогневий метод знешкодження і переробки відходів полягає в спалюванні пальних відходів і вогневій обробці непальних відходів високотемпературними продуктами згоряння палива. Ці методи включають переплав, наприклад, металобрухту, відходів термопластів, відвальних металургійних шлаків, випал піритних недогарків і залізовмісних шламів, спікання гальванічних шламів.

Метод вилужнення заснований на видобуванні одного або декількох компонентів з комплексного твердого матеріалу шляхом їхнього виборчого розчинення в рідині-екстрагенті (розчиннику). Цей метод використовується при добуванні металів зі шлаків, піритних недогарків, відходів гірничодобувної промисловості; при добуванні лігніну з деревних відходів і т.д.

6.14. Твердi промисловi вiдходи

Твердi промисловi вiдходи

З розвитком гірничодобувної, металургійної й іншої галузей промисловості на території багатьох міст України стали розміщатися відвали розкривних і шахтних порід, шлаків. Виробничі відходи є багатим джерелом дешевої сировини, практично готової для виробництва будівельних матеріалів.

Класифікація твердих промислових відходів виробляється по наступних ознаках:

  • по галузях промисловості — відходи паливної, металургійної, хімічної й іншої галузей;

  • по конкретних виробництвах — відходи сернокіслотного, содового, фосфорнокіслотного й інших виробництв;

  • по агрегатному стані — тверді, рідкі, газоподібні;

  • по горючості — пальні і непальні;

  • по методах переробки;

  • по можливостях переробки — вторинні матеріальні ресурси (BMP), що переробляються або плануються надалі переробляти, і відходи, що на даному етапі розвитку економіки переробляти недоцільно;

  • по небезпеці — промислові відходи підрозділяються на чотири класи небезпеки:

Клас Характеристика відходів
Перший Надзвичайно небезпечні
Другий Високо-небезпечні
Третій Помірковано небезпечні
Четвертий Мало-небезпечні

Клас небезпеки відходів встановлюється в залежності від змісту в них високотоксичних речовин розрахунковим методом або відповідно до переліку відходів, приведеному в Державному класифікаторі відходів. На усі види відходів розробляється технічний паспорт відповідно до Міждержавного стандарту ДСТУ – 2195-93, дія якого поширюється на 10 країн СНД.

6.13. Сміттєспалювальні заводи

Знешкодження ТПВ на сміттєспалювальних заводах (СПЗ) одержало широкий розвиток у світовій практиці. Такі країни, як Данія, Швейцарія і Японія спалюють близько 70% своїх ТПВ; Німеччина, Нідерланди і Франція — близько 40%. Потужності СПЗ у Європі й Америці продовжують рости.

Технологічна схема СПЗ представлена на малюнку.

Рис. Технологічна схема сміттєспалювального заводу:
1 - прийомне відділення з бункером для прийому ТПВ; 2 – бруківці кран із грейфером; 3 — прийомний бункер котлоагрегату; 4 — живильник багнисті; 5 — колосникові ґрати сміттєспалювального агрегату з топковим пристроєм; 6 — казан-утилізатор пари; 7 — гасильна ванна зі скребковим пристроєм для видалення шлаку; 8 — жужільний конвеєр; 9 — електромагнітний сепаратор для витягу чорних металів; 10 — заводська система тимчасового складування і видалення шлаку; 11 — система фільтрів і циклонів для очищення газів; 12 —пристрій з вентиляторами для подачі повітря; 13 — димососи; 14 — димар.

ТПВ через завантажувальний пристрій надходять на живильник колосникових ґрат. Товщина шарів ТПВ на ґратах більш 1 м. Ширина ґрат 3 м, кут нахилу 26°. Ґрати являють собою систему почергових рухливих і нерухомих колосників. Рухливі колосники роблять назад-поступальний рух. При кожнім ході колосників під шар ТПВ вводиться порція (до 30%) палаючих відходів, у такий спосіб створюються вогнища нижнього запалювання, і шар, що надходить із прийомного бункера, ТПВ перемішується, розпушується і займається.

Для запалювання ТПВ на колосникових ґратах використовуються пускові пальники. При русі ТПВ по ґратам через неї знизу надходить повітря і завдяки наявності палаючих відходів у нижньому шарі підтримується термічний процес горіння.

Топка зблокована з казаном-утилізатором, до поверхні нагрівання якого надходять топкові гази. Казан виробляє пару, що є товарним продуктом і може використовуватися для опалення прилеглих районів або технологічних потреб. Виникаючі при горінні ТПВ димові гази надходять для очищення в систему фільтрів, після чого викидаються за допомогою димососу в димар. Шлак від спалювання ТПВ віддаляється шкребками в гасильну ванну, після чого по транспортері подається на молоткову дробарку. Зі шлаку електромагнітним сепаратором витягається чорний метал.

СПЗ займають порівняно невеликі площі від 2 до 5 га. Їхнє застосування виправдане в тих випадках, коли полігони ТПВ розташовані на значному видаленні від міста. Однак спалювання ТПВ пов’язане зі значними викидами в атмосферу і складністю їхнього очищення. При низькотемпературному спалюванні ТПВ (нижче 1000° С) імовірність утворення високотоксичних газів збільшується. Не вирішені питання використання шлаків, що утворяться, і летучої золи, що є крупними відходами. При спалюванні утвориться 10—15% шлаків від ваги надходять на СПЗ відходів.

Розроблено різні технологічні схеми СПЗ. В останні роки в ряді країн йдуть інтенсивні промислові дослідження в напрямку термічної переробки ТПВ нагріванням без доступу повітря до температур 500—600° С (низькотемпературний піролиз) і вище 1100° С (високотемпературний піролиз). Створено досвідчені і дослідно-промислові установки різної продуктивності.

Важлива відмінність технології піролизу ТПВ полягає в тім, що газоподібні продукти, що утворяться — пар і паливний пальний газ — можна розділити і використовувати в самому процесі термічної обробки ТПВ або поза ним. При цьому викид газоподібних продуктів в атмосферу різко знижується. При піролизі утворяться продукти, що можуть знайти застосування в господарській діяльності: газоподібне паливо (~30—40%), твердий залишок (~30—40%) і смола (~20—30%).

Твердий залишок (пірокарбон), у якому вміст вуглецю складає 30—40%, використовується як замінник низькосортних графітів, заповнювач в асфальтобетонних сумішах, низькосортне паливо, сорбент. Смола — як паливо, що складає асфальтобетонні суміші, сировина для видобутку хімічних з’єднань. Вода — як антисептичний засіб, зокрема для просочення шпал.

Відомі три типи установок по піролизу ТПВ: горизонтальні (барабанного типу), вертикальні (шахтного типу) і змішані.

До недоліків існуючих піролизних установок варто віднести малу продуктивність, недосконалу систему очищення газоподібних продуктів, а також нерозв’язаність питань повної утилізації продуктів піролізу.

6.12. Сміттєпереробні заводи

Основною задачею сміттєпереробних заводів (СПЗ) є знешкодження ТПВ і переробка знешкоджених компонентів ТПВ для подальшої утилізації.

Як правило, на СПЗ застосовують аеробний метод знешкодження ТПВ (компостування), що може бути доповнений наступними технологіями:

    вивіз частини ТПВ на полігони (ліквідаційно-біологічний метод);

    спалювання частини ТПВ на сміттєспалюючих заводах (ліквідаційно-термічний метод);

    спалювання частини ТПВ на СПЗ із використанням отриманого тепла (утилізаційно-термічний метод);

    термічна обробка ТПВ без доступу повітря (піролиз) з утилізацією газів і інших продуктів піролизу (утилізаційно-термічний метод).

При використанні зазначених вище технологій на СПЗ можливо одержання наступних коштовних компонентів ТПВ: чорні і кольорові метали, скло, пластмаси, сировина для картонних фабрик, продукти піролизу, тепло й органічні добрива (компост).

Видобуток чорних металів. Чорні метали видобувають з ТПВ за допомогою підвісних електромагнітів, розташованих над конвеєрною лінією, що переміщає ТПВ. Код сепарації — напруженість магнітного поля. Наприклад, при напрузі 20 кА/м із ТПВ витягаються тільки порожні бляшані банки; при напрузі 40 кА/м — бляшані банки, частково заповнені водою або брудом; при напрузі 60 кА/м — усі цілком заповнені бляшані банки. Витяг металів залежить також від швидкості просування стрічки конвеєра, висоти розміщення електромагніта над стрічкою і товщини шарів ТПВ на стрічці.

Видобуток кольорових металів. Звичайно ТПВ містять до 0,2—0,3% кольорових металів, фракційна сполука цих включень — менш 250 мм. Видобуток кольорових металів виробляється після добутку чорних металів у потоці знезараженого ТПВ, що має фракції менш 250 мм. Для витягу кольорових металів під стрічкою конвеєра встановлюється багатофазне індукторне електроприлад, що створює електромагнітне поле, що біжить. Це перемінне магнітне поле наводить на шматки кольорових металів електрорушійну силу, вектор якої спрямований перпендикулярно осі стрічки, що рухається, із ТПВ. При проходженні стрічки транспортера над сепаратором кольорових металів під дією електромагнітного поля, що біжить, шматки кольорових металів переміщаються до краю стрічки й у результаті скидаються зі стрічки транспортера. Код сепарації — напруженість електромагнітного поля.