Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Теоретические основы защиты окружающей среды

Обогащение при рекуперации твердых отходов

Обогащение обычно является подготовительной (промежуточ­ной) стадией между основными технологиями переработки твердых материалов и отходов и их глубокой механической, химической и физико-химической переработкой с получением конечной товарной продукции.

Содержание ценных компонентов в сырье и отходах при обогаще­нии можно увеличить весьма значительно, поэтому обогащение твер­дых отходов существенно повышает техническую и экономическую эффективность их использования, улучшает качество готовой про­дукции, ведет к сокращению транспортных расходов и в целом повы­шает эффективность природоохранных технологий.

В результате обогащения твердых отходов получают несколько продуктов: концентраты, хвосты и промежуточные продукты.

Концентраты - продукты обогащения, в которых содержание полезных компонентов выше, а вредных примесей ниже, чем в исход­ном сырье. Концентраты получают название по преобладающему в них ценному компоненту, например: железорудные, угольные, пиритные и т. д.

Хвосты - продукты обогащения, в которые переходят пустая по­рода, вредные примеси и часть полезных компонентов отходов. Хво­сты как отходы конкретного технологического цикла могут быть в ряде случаев использованы в других отраслях производства в качестве исходного сырья.

Промежуточные продукты имеют содержание основных компо­нентов меньшее, чем в концентрате, но большее, чем в исходных от­ходах. Их качество всегда ниже требований к концентратам и выше допустимого для хвостов.

Технологический процесс обогащения отходов характеризуется рядом показателей. Выход концентрата и хвостов - их количество, выраженное в абсолютных весовых единицах, в долях единицы или в процентах от количества исходного продукта. Извлечение - выра­женное в процентах отношение количеств компонента в каком-либо продукте и в исходном отходе. Сумма извлечений компонента во все продукты технологического процесса или операции составляет 100 %.

Все методы обогащения можно разделить на химические, терми­ческие, механические и комбинированные.

Химические и термические методы имеют ог­раниченное применение и в основном используются в сочетании с традиционными механическими способами в комбиниро­ванных технологиях. В последних извлекаемые компо­ненты переводят в форму, удобную для дальнейшего использования или обогащения (раствор, расплав, газовая фаза, пульпа) меха­ническими методами - ведущими в обогащении полез­ных ископаемых. В них ценные компоненты и пустую породу разде­ляют в твердом состоянии, используя различия в физических свойст­вах: плотности, магнитных, электрических, смачиваемости, цвете и др. Наибольшее распространение получили гравитационные, маг­нитные, электрические и флотационные способы обогащения полез­ных ископаемых.

Гравитационное обогащение. Гравитационные методы обогаще­ния полезных ископаемых построены на различиях в скоростях паде­ния или передвижения по наклонной плоскости минеральных зерен неодинаковой плотности в жидкой или газообразной среде. Послед­ний случай менее распространен и нами не рассматривается, по­скольку процессы, имеющие здесь место, близки по сущности к воз­душной сепарации. Эффективность гравитационного обогащения (обогащения по плотности) возрастает при увеличении разницы в ее значениях для минералов и жидкости.

Из многочисленной совокупности этих методов наибольшее рас­пространение получили отсадка, обогащение на концентрационных столах и в тяжелых средах. Отсадка осуществляется в вертикальной, а концентрация на столах - в горизонтальной струе воды. В основе обогащения в тяжелых средах лежит процесс седиментации.

Магнитное обогащение. В том случае, если отходы содержат метал­лические включения, их пропускают через магнитный сепаратор (на­пример, с движущейся лентой). В магнитном поле, создаваемом элек­тромагнитами, происходит отделение магнитных металлов от орга­нической части отходов.

В настоящее время магнитная сепарация - один из основных ме­тодов обогащения руд черных металлов, особенно магнетитовых. Она применяется также для сортировки металлического лома, извлечения железной фракции из бытовых и промышленных отходов.

Магнитное обогащение основано на различном поведении мине­ралов в постоянных магнитных или электромагнитных полях. Сила притяжения разных минералов к магнитам неодинакова. Наиболее магнитно чистое железо.

Электрические методы обогащения. Электрическую сепарацию применяют для сыпучих материалов крупностью до 5 мм, переработ­ка которых другими методами малоэффективна (компоненты близки по плотности, магнитным или физическими свойствам). В настоящее время ее используют для обогащения и доводки гравитационных кон­центратов руд черных и цветных металлов, в алмазной, стекольной, керамической промышленности, при обогащении углей, формовоч­ных песков и в других случаях. Методами электрической сепарации обогащают только сухие материалы, поэтому данные способы осо­бенно перспективны в маловодных районах.

Эти методы основаны на разнице в поведении заряженных частиц в электрическом поле или на заряженном электроде, обусловленной их различием в электропроводности. Как известно, все тела по элек­тропроводности делятся на проводники тока, полупроводники и не­проводники (диэлектрики). В случае движения по заряженному элек­троду в целом электронейтральные электропроводящие частицы от­дают ему заряд противоположного знака и сохраняют одноименный с электродом заряд. Последнее приводит к отталкиванию частицы от электрода. Диэлектрик, напротив, взаимодействует с электродом частицами противоположного знака, прилипает к нему.

Флотационное обогащение. Флотация - широко распространен­ный метод обогащения полезных ископаемых и твердых отходов. Она основана на различиях в смачиваемости тех или иных минералов.

Процесс флотации протекает по следующей схеме. Тонкоизмельченные твердые отходы в виде пульпы с небольшим количеством спе­циальных реагентов насыщают воздухом. При этом поверхность сма­чиваемых частиц покрывается водой, а на поверхности несмачиваемых частиц закрепляется пузырек воздуха, вытесняющий с нее воду. Прилипшие к пузырькам воздуха частицы поднимаются (флотируют­ся) на поверхность и образуют пенный продукт, а смачиваемые части­цы остаются в пульпе и поступают на дальнейшую переработку или в отвал (хвосты).

Флотация материала пузырьками воздуха называется пенной фло­тацией. Однако флотацию можно осуществлять не только пузырька­ми воздуха, но и капельками масла (масляная флотация) и пленками несмачивающих жидкостей {пленочная флотация).

Разделение минералов флотацией не зависит от их плотности. Так, медный минерал халькопирит плотностью 4,2 г/см3 флотирует, а кварц плотностью 2,6 г/см3 не флотирует и переходит в хвосты.

Процесс флотации можно регулировать, воздействуя на поверх­ность частиц различными веществами, делающими ее более гидро­фильной или гидрофобной, усиливающими устойчивость пены, ме­няющими другие свойства системы. В зависимости от выполняемых функций эти вещества (флотационные реагенты) делят на собирате­ли, пенообразователи, депрессоры, активаторы и регуляторы.

Собиратели действуют на границе раздела минеральная частица - вода, повышая гидрофобность твердой поверхности. Они делятся на анионные (ксантогенаты), катионные (высшие алифатиче­ские амины) и аполярные (масляные). Аполярные собиратели в на­стоящее время имеют ограниченное применение, но используются в качестве пенообразователей.

Пенообразователи действуют на границе раздела жид­кость - воздух и относятся к поверхностно-активным веществам (ПАВ), уменьшающим поверхностное натяжение, что облегчает об­разование более мелких воздушных пузырьков в пульпе, замедляет их слияние в более крупные, т. е. способствует образованию прочной и устойчивой пены. Наиболее распространены масляные пенообразо­ватели (сосновое и пихтовое масло) и высшие алифатические спирты.

Собиратели и пенообразователи редко позволяют выделить ка­кой-либо один минерал и обычно способствуют коллективной флота­ции группы минералов. Чтобы получить ценный минерал в виде от­дельного продукта, дополнительно применяют другие реагенты в рамках селективной флотации.

Депрессоры (подавители) избирательно увеличивают сма­чиваемость поверхности определенного минерала и препятствуют воздействию собирателей на поверхность. В качестве подавителей наиболее распространены цианиды, известь.

Активаторы, например медный купорос и серная кислота, восстанавливают флотируемость депрессированных материалов.

Регуляторы применяют для создания среды с определен­ными физическими и химическими свойствами, прежде всего опти­мального pH, при котором возможно наилучшее действие флотаци­онных реагентов. Обычно для регулирования щелочности или ки­слотности пульпы применяют известь, соду и серную кислоту.

Обогащение в тяжелых суспензиях и жидкостях. Обогащение за­ключается в разделении материалов по плотности в гравитационном или центробежном поле в суспензии или жидкости, плотность кото­рой является промежуточной между плотностями разделяемых час­тиц.

Тяжелые суспензии представляют собой взвешенные в воде тон­кодисперсные частицы тяжелых минералов или магнитных сплавов утяжелителей, в качестве которых используют ферросилиций, пирит, пирротин, магнетитовый и гематитовый концентраты и другие мате­риалы крупностью до 0,16 мм. В качестве тяжелых жидкостей исполь­зуют растворы хлоридов кальция и цинка, тетрахлорида углерода, тетрабромэтана, хлорного олова и других соединений.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы