Извлечение ценных компонентов из BMP
Обезвреживание твердых отходов
Для обезвреживания твердых отходов часто применяют метод их капсулирования, заключающийся в обволакивании токсичного отхода инертной пленкой, например, стеклообразной или полимерной. Метод переплавки отходов заключается в выжигании вредных компонентов, формировании новой структуры вторичных материальных ресурсов (BMP) и их потребительских свойств: размеров, цвета и т.п. Химические методы позволяют получать из отходов новые продукты: твердые органические отходы путем гидрирования превращают в жидкое и газообразное топливо. Использование цемента для фиксации отходов является в настоящее время наиболее распространенным методом. Технология применяется для отходов, содержащих воду, которая необходима для реакции цементирования. Недостаток метода - увеличение объема отходов и возможная деградация цемента при низких значениях рН. Применяется для неорганических отходов, особенно тяжелых металлов, а также радиоактивных веществ. Для фиксации с использованием органических полимерных материалов готовится смесь отходов с соответствующими смолами или мономерами, затем вводится катализатор, обеспечивающий полимеризацию и создание объема фиксированного материала. Обычно отходы не связываются химически с полимером. Происходит микрообвалакивание органической оболочкой. Для обработки отходов обычно используются формальдегидные, виниловые и полиэстерные соединения. Такой монолит обладает сопротивлением на сжатие на уровне бетона. Недостаток метода - возможность появления ядовитых паров в процессе полимеризации.
Для извлечения ценных компонентов из BMP используют методы экстрагирования и кристаллизации.
Экстрагирование - извлечение из твердого вещества одного или нескольких компонентов с помощью растворителя. При этом извлекаемые компоненты переходят из твердой фазы в растворитель (экстрагент). Для последующего выделения целевого компонента из смеси применяют выпаривание или ректификацию. Используют следующие основные типы экстракторов: смесительно-отстойные, колонные и центробежные.
Кристаллизация - выделение твердой фазы в виде кристаллов из растворов или расплавов. Процесс характеризуется переходом вещества из жидкой фазы в твердую, вследствие изменения его растворимости. Далее выделенный кристаллический продукт подлежит вторичному использованию, а фильтрат подвергается дальнейшей переработке.
Схема кристаллизатора с принудительной циркуляцией суспензии приведена на рис.3. Циркуляция создается мешалкой. Кристаллизатор с естественной циркуляцией раствора представлен на рис. 7.4.
|
|
Дальнейшая переработка твердых отходов (шламов) ведется в оборудовании для высушивания жидких, пастообразных и сыпучих продуктов химической, пищевой, медицинской, микробиологической, горнодобывающей, строительной и смежных с ними отраслей промышленности, а также для сушки осадков сточных вод и отходов различных производств. Ниже приведены схемы (рис. 7.5: а, б, в, г, д, е) и технические показатели таких аппаратов.
Вальцевые сушилки типа "вн" предназначены для сушки суспензий и текучих паст. Рабочей поверхностью является цилиндрический обогреваемый валец, установленный на двух опорах и снабженный регулируемым приводом для вращения. Исходный продукт наносится тонким слоем на рабочую поверхность и снимается специальным ножом в виде пленки или чешуек. Время сушки соответствует одному обороту вальца. Сушилки могут поставляться комплектно. Исполнение: одно- и двухвальцевые, открытые и герметизированные, с чугунными и хромированными вальцами. Диаметр вальца oт 1,2 до 2 м.
Производительность по испаренной влаге, кг/ч: от 25 до 2 000. Обрабатываемые продукты: мездровый клей, гербициды, кормовые белки и т.д.
|
|
|
Распылительные сушилки типа "рц" и "рф" предназначены для сушки растворов и суспензий; обеспечивают интенсивное испарение влаги при кратковременном пребывании продукта в зоне теплового воздействия.
Представляют собой цилиндрическую камеру с коническим днищем. В верхней части установлены центробежный распылитель или форсунки и устройство для подвода теплоносителя. Получаемый продукт в виде порошка не требует дополнительного измельчения. В качестве тёплоносителя используется подогретый воздух или дымовые газы от сжигания мазута или природного газа. Обрабатываемые продукты: минеральные и органические соли, катализаторы, пигменты, красители, кормовые белки, ферменты, сточные воды и др.
Диаметр камеры, м: 1-2, 5-3, 2-4-5-6, 5 8-10-12,5.
Производительность по испаренной влаге, кг/ч: от 10 до 25 000.
Сушилки с вращающимся барабаном типа "бн" - предназначены для сушки кусковых и зернистых материалов, в том числе - комкующихся и рассыпающихся паст. Представляют собой горизонтальный цилиндр (барабан), установленный на опоры для его вращения и снабженный соответствующим приводом. Сушка осуществляется горячими газами. Корпус барабана снабжен рядом насадок лопастного или цепного типа, обеспечивающих перемешивание и перемещение материала вдоль барабана при активном тепло-, массообмене.
Диаметр корпуса, м: 0,5-1-1, 2-1,6-2,0-2,2-2,5-2,8-3,0-3,2-3,5.
Производительность по испаренной влаге, кг/ч: от 10 до 25 000.
Обрабатываемые продукты: минеральные удобрения, угольные горно-химические и металлургические концентраты, каолин, мел, осадки бытовых и промышленных стоков, доменные шлаки, шламы, кокс, гипс, доломит, песок, щебень, полимеры в порошке и гранулах, лигнин, отходы животноводческого производства, деревопереработки и т.д.
|
Вальцеленточные сушилки типа "вл" и "лс" предназначены для высушивания пастообразных продуктов. Представляют собой двухступенчатую установку, включающую вальцевую и ленточную части. Вальцевая часть выполнена в виде ребристого обогреваемого цилиндра, установленного на опоры с приводом для вращения. Продукт прижимным валиком впрессовывается в канавки, подсыхает в течение одного оборота и специальным ножом-гребенкой удаляется из канавок в виде кусочков или палочек, затем передается на бесконечную ленту. Ленточная часть представляет собой короб, где размещена бесконечная лента, калориферы для нагрева воздуха и циркуляционные вентиляторы. Сушилки типа "вл" и "лс" самостоятельно используются для сыпучих, гранулированных и волокнистых материалов. Они позволяют строго регулировать время, влажность, температуру теплоносителя и материала, изменять поток теплоносителя (прямоток, противоток, смешанный и т.д.).
Диаметр вальца: от 0,8 до 1 м.
Ширина ленты: 0,8-1,0 - 1,2 – 2 - 3 м.
Производительность по испаренной влаге: от 100 до 1500 кг/ч. Обрабатываемые продукты: пигменты и наполнители после фильтров, таблетированные материалы и т.д.
| Рис.7.5е Сушильные аппараты взвешенного слоя с инертным носителем типа «пи» |
| Рис.7.5д Сушилки роторные вакуумные типа «ре» |
Сушилки роторные вакуумные типа "рв" предназначены для сушки жидких, пастообразных и сыпучих продуктов от органических растворителей или продуктов, токсичных (или пожаро-, взрывоопасных) по своим свойствам. Сушилки «рв» периодического действия представляют собой обогреваемую горизонтальную цилиндрическую или биконическую емкость, внутри которой помещен ротор, мешалка с лопастями различной конструкции, в том числе ножевыми и размольными.
Сушилка работает под вакуумом до остаточного давления 50 мм рт.ст., что обеспечивает высокую скорость высушивания при невысоких температурах нагрева. Это обстоятельство важно для сушки термически нестойких материалов.
Достоинством сушилок «рв» является абсолютная герметичность, экологическая чистота, надежность в работе, обеспечение высокого качества готового продукта, минимальные энергозатраты.
Объем корпуса, м3: 0,3 - 1,6 – 4 – 6 – 10 - 30.
Производительность по испаренной влаге, кг/ч: от 5 до 500.
Обрабатываемые продукты: полиамид, поликарбонат, полиэтилен, по-ливинилхлорид, порошкообразный полисульфон, экстракт полифенола, 2-хлорбензойная кислота, хлористый натрий, хлористый калий и др.
Сушилки аппараты взвешенного слоя с инертным носителем "пи" предназначены для сушки сыпучих зернистых и порошкообразных продуктов. Проектируются индивидуально соответственно гидродинамическим свойствам обрабатываемого материала. Сушильные аппараты с псевдоожиженным (взвешенным) слоем работают по принципу активной продувки в режиме, создающем расширение (псевдокипение) слоя материала. Подобный режим характеризуется высокой интенсивностью тепло-, массобмена и, соответственно, высокой производительностью.
Аппарат представляет собой вертикальную камеру цилиндрической формы. В нижней части установлен подвод газа с газораспределительной решеткой, на которую насыпается слой инертных частиц (фторопласта, например).
Сушильные аппараты НИИХИММАШа с инертным носителем имеют универсальное применение. Они имеют широкий диапазон обработки жидкотекучих, пастообразных и сыпучих продуктов. Готовый продукт получается в виде порошка или чешуек.
Объем корпуса, м3: 1,5 – 6 - 20.
Производительность по испаренной влаге, кг/ч: от 50 до 1000. Обрабатываемые материалы: красители, ферменты, наполнители, органические вещества и др.
Рис. 7.6. Окомкователь пыли роторный ОПР-200
А - пыль; В-вода; 1- привод; 2- подающий шнек; 3- загрузочный патрубок; 4- форсунка; 5-эластичная вставка; 6-ротор штыревой; 7-разгрузочный патрубок; 8-обратный виток; 9-рама.
Часто после высушивания мелкодисперсные порошки с целью снижения пыления подвергают уплотнению (грануляции) на различных видах оборудования. Грануляторы бывают: барабанные, тарельчатые, роторные, брикетные и др. На рис. 7.6. показан окомкователь порошков (пылей) роторный (ОПР). Применение ОПР целесообразно перед выгрузкой высушенного порошка или пыли на ленту транспортера или в емкость. Обработанная пылевая масса приобретет вид гранул с размерами от 1 до 10 мм и влажностью 7-15%. Гранулы не создают вторичного пыления при перевозке транспортными средствами, при захоронении в отвалы или иной подготовке к утилизации. Окомкователь может применяться в черной и цветной металлургии, производстве строительных материалов, машиностроении, химической промышленности.
Технические характеристики ОПР-200
| Производительность по пыли, м3/ч | До 3 |
| Температура пыли, °С | до 100 |
| Диаметр корпуса, мм | |
| Число оборотов ротора, об/мин | |
| Мощность привода, кВт | 5,5 |
| Габаритные размеры, L:B:H, мм | 1300:744:554 |