ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ ИЗ ОТХОДОВ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Cm. также «Бумага из отходов городского хозяйства».

На рис. 52 представлена схема процесса, разработанного П. Г. Маршем и Д. X. Коулхеппем (патент США 4 113185, 12 сентября 1978 г.; фирма «Блэк Клаусон Фибреклейм, Инк.»), для производства котельного топлива и одновременного выделения черных металлов из отходов городского хозяйства.

Грузовики-мусоросборщики разгружают в люк 2, откуда мусор поступает в пуль- пер 3, оборудованный устройством 4, подающим смесь в сепаратор 5 для удаления железосодержащих материалов 6 и возврата легких компонентов по линии 7 в пульпер 3.

Суспензия из пульпера 3 по линии 8 с помощью насоса 9 подается в циклон 10, из которого отделяемые тяжелые фракции идут в устройство для переработки минерального сырья 11. Легкие фракции из 10 поступают в клеть 12, уплотняются вйи направляются в бункер для хранения 14.

Часть твердых отходов, отделяемых от мусора, первоначально направляется в устройство 15, например транспортер, где происходит разделение на обогащенную металлом фракцию 17 и обогащенную органическими материалами фракцию 24, иапример с использованием ручной сортировки, устройств типа грохотов или аналогичных. Обогащенная металлом фракция подается в устройство для измельчения 18, после чего продукт идет на первый магнитный сепаратор 19. Тяжелая фрак- пня после 19 по линии 20 поступает на второе магнитное разделение в магнитный сепаратор 21, после которого тяжелая фракция направляется на установку выделения черных металлов 23.

Немагнитные материалы, отделенные в сепараторах 19 и 21 по линии 22 возвращаются в загрузочный люк 2, в который первоначально подавалось исходное сырье.

Обогащенная органическими материалами фракция после установки 15 поступает в устройство для измельчения 25, а затем в воздушный сепаратор 26. Тяжелые компоненты после 26 поступают по линиям 27 и 20 на магнитную сепарацию 19 и 21, так что захваченные немагнитные материалы, отделяются в сепараторе 21 и возвращаются в загрузочный люк 2.

Рис- 52. Схема процесса выделения железосодержащих материалов и производства топлива из отходов городского хозяйства:

I — подача мусора; 2 — 15, 17 — 28 (в тексте); IS — подача отходов

Легкие компоненты после воздушного разделителя 26 подаются по линии 28 в бункер 14 для смешивания с топливом, полученным в уплотнителе 13.

В процессе, разработанном Д. Е. Гарреттом (патент США 4 129440, 12 декабря 1978 г.; фирма Юксидентэл Петролеум Корп.»), твердые отходы тонко измельчаются и разделяются на органическую и металло-неорганическую фракции. Органическая фракция используется для производства бумажной массы, остаток пиро- лизуется. Металлонеорганическая фракция используется для выделения металлов и неорганических соединений. Схема процесса показана на рис. 53.

В соответствии со схемой, твердые отходы подаются на первый измельчитель 3, который может представлять собой ударную дробилку; при этом происходит разрыхление сырья и уменьшение размера частиц. Выходящий из 3 материал попадает в поток газа, как правило, подаваемого из другой части того же производства, где получаются горячие топочные газы. Горячий газ подсушивает измельченные отходы, захватывает большую часть сырой бумаги и уносит ее в камеру сбора 4. В этом случае степень измельчения в мельнице 3 невелика и в сборнике 4 скапливаются относительно крупные частицы бумаги в значительной степени свободной от загрязнений, которые могут быть превращены в бумажную массу в чане 6.

Материалы, не превратившиеся в волокна в чане 6, отделяются в циклоне, отсеиваются или удаляются другими способами в устройстве 7 и направляются во второй чаи 8, или проходят в аппаратуру для дополнительного разделения, например для удаления полимерных материалов на основе разности плотностей. Размельченная бумажная масса направляется затем на второй разделитель, где она про-

мывается и обрабатывается в прессе для отжима влаги 11, откуда продукт идет на продажу, или отбеливается и подвергается стандартным операциям по обработке бумажных отходов.

Твердые частицы, не захваченные газовым потоком в сборник 4, проходят во второй размельчитель 15 (типа ударной мельницы) для дальнейшего размола частиц, а затем в сепаратор 14, где разделение происходит на основе разницы в плотностях.

Отсюда частицы проходят в отстойник-разделитель 16, где отделяется органическая фракция плотностью равной или меньше, чем у направляемой снизу вверх

Рис. 53. Схема процесса выделения железосодержащих металлических компонентов и других ценных материалов из отходов городского хозяйства:

I — твердые отходы (мусор и др.); 2 — газовый поток; 3, 4, 6 — 9, 11, 14 — 20, 25, 26, 28, 29, 31, 35, 36, 40, 42 (в тексте); 5 — поток газа в дымоход; 10 — подача химических реагентов; 12 — подача воды; 13 — бумажная пульпа; 21 — подача угля; 22 — газ на химическую переработку; 23 — твердые продукты пиролиза; 24 — горячий газ или рецикл твердых веществ; 27 — железосодержащие материалы; 30 — подача смеси стекла и алюминия; 32 — песок, грязь, смесь твердых компонентов; 33 — алюминий; 34 — стекло; 37 — фракция легких металлов; 38 —¦ мелкие фракции легких металлов; 39 — фракция тяжелых металлов; 41 — устройство Для удаления воды

воды, т. е. достаточно легкой для того, чтобы захватываться восходящим потоком воды в чане. Органическая фракция, содержащая остатки бумажной массы и других материалов, направляется в чан 8, где варится вместе с отходами, поступающими из разделителя 7 и очистного устройства 9. После прохождения циклона, фильтра 30 для удаления грубых примесей и устройства для вторичной очистки 32 бумажная масса поступает на продажу или на дополнительную очистку, или возвращается в чан 6 для переработки вместе с бумажной массой со Стадии сухого разделения.

Органические остатки, включая ненужную бумажную массу, обезвоживаются й 19 и направляются в печь пирогидролиза 20 (с предварительным подсушиванием или без иего).

Предпочтительно использовать печи для обжига во взвешенном состоянии или вращающиеся обжиговые печи; в другом варианте органический остаток, после разделителя 16 направляют на фильтр или сито 19, а затем в пиролизную печь 20, либо сразу в печь 20.

Тяжелую фракцию из разделителя 16 сначала просеивают для отделения мелких частиц от металл-неорганической фракции. Остаток проходит через магнитный сепаратор 26, где отделяются железосодержащие материалы, используемые в качестве металлического лома. Остающиеся металлы и неорганические примеси проходят через сепаратор 28, где неорганические материалы и металлы, плотность которых ниже плотности магния, собираются в верхней части, а более тяжелые металлы оседают на дне. Эффективность разделения металлических предметов в тяжелых средах может точно регулироваться добавлением водной суспензии оксида железа или подобного материала. При правильном подборе плотности среды более легкие вещества всплывают, а более тяжелые погружаются.

Вещества, собирающиеся в верхней части сепаратора 28, пропускаются через сито 29, где осколки стекла и алюминия отделяются от песка и грязи из-за разницы в размерах.

Стекло далее может отделяться от алюминия путем дробления и просеивания в 31. Если исходные частици имеют примерно одинаковый размер, то используется предварительный размол в шаровых мельницах или подобных устройствах, при этом частицы алюминия или магния сплющиваются в чешуйки, а стекло превращается в порошок. Выделяемое просеиванием стекло может использоваться для производства стеклянной тары.

Если в смесях присутствует магний, то он может отделяться от неорганических материалов и алюминия в сепараторах с использованием тяжелых сред.

Фракции тяжелых металлов из нижней части потока сепаратора 28 могут затем разделяться в одном или нескольких сепараторах 35. Разделение основано также на разнице в плотностях.

Для разделения металлов можно также использовать операции плавления, выщелачивания и флотационного разделения.

Растворы, содержащие шлам, из разных линий процесса, направляются в концентратор 40, где удаляется вода, а затем поступают в циклон 42 для отделения неорганических материалов, возвращаемых в систему разделения.

Вода по мере загрязнения растворенными веществами сбрасывается или испаряется и конденсируется для повторного использования.

ЖЕЛЕЗА СУЛЬФАТ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ ТРАВИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

Cm. «Серная кислота из отработанных травильных растворов», в частности, патенты США 3 900955 и 4 153628.

ФЕРРОВАНАДИЙ ИЗ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕГО ЧУГУНА

Ванадий в виде его сплавов с железом с низкими температурами плавления широко используется в качестве компонента для придания высокой ударной вязкости и других качеств чугуну и стали. Среди используемых ванадийсодержащих сплавов наиболее распространены сплавы, получаемые по методу Раттмана и Расмуссена (патент США 3 420659, 7 января 1969 г.). Этот процесс проводится в две стадии. На первом этапе ванадийсодержащие материалы сплавляются с флюсом (диоксидом кремния) и углеродсодержащим восстанавливающим агентом с целью получения первичного продукта — силицида ванадия — с содержанием кремния 25^ 60 %.

Ввиду того, что такое содержание кремния слишком велико для добавки к чугуну или стали, силицид подвергается сплавлению с известью и ванадийсодержащим

Материалом для повышения содержания ванадия в сплаве и уменьшения содержания кремния до 20 %. При использовании в качестве ванадийсодержащего компонента пентаксида ванадия процесс становится неэкономичным, так как само производство пентаксида ванадия является дорогим. По этой причине желательно использовать другие источники ванадия, такие как отработанные катализаторы, нефтяные остатки или ванадийсодержащие шлаки, образующиеся при рафинировании чугуна.

Материал, используемый для рафинирования, должен содержать gt;8 % ванадия; предпочтительно содержание ванадия до 34 %. Можно использовать и материалы с содержанием ванадия gt;34 lJo и lt;8 %, приготовляя из них смеси с требуемой концентрацией ванадия.

Предпочтительным ингредиентом для получения сплавов по Раттману является ванадийсодержащий шлак процесса рафинирования ванадийсодержащего чугуна. Такой шлак образуется в больших количествах и содержит более 8 % ванадия. Однако необходимо, чтобы соотношение ванадия и железа в шлаке (по массе) составляло около 0,5, предпочтительно 0,75—1,0. В этом случае шлак используется без дополнительного отделения избытка железа. Такой шлак, как правило, встречается довольно редко.

Процесс, разработанный Дж. О. Стаггерсом (патент США 4 071355, 31 января 1978 г., фирма «Фут Минерал Компани»), предназначен для рафинирования чугуна с содержанием ванадия gt;0,5 % с целью получения шлака с содержанием ванадия gt;8 % и отношением содержания ванадия к железу gt;0,5.

Процесс состоит в одновременной подаче окисляющего газа и защитной жидкости под поверхность расплавленного металла, имеющего температуру 1430—• 1600 °С. Предпочтительно проводить процесс до получения содержания углерода 02—2 %, что приводит к более эффективному выделению ванадия и повышению отношения ванадий: железо в шлаке и делает его пригодным для процесса рафинирования без необходимости обогащения ванадием и удаления избыточного железа.