Сортировка смешанных и сложных материалов является одним из первых освоенных человеком методов их обогащения. Имеется множество разделительных признаков, на которых основаны способы сортировки. Различия в цвете, блеске, форме, размере кусков и проч. могут составить основу, например, ручной сортировки. Для механизированного процесса используют, кроме того, авторадиометрический, гамма-абсорбционный, рентгенорадиометрический, фотоядерный, нейтронно-абсорбционный, нейтронно-активационный, рентгенолюминесцентный и фотометрический способы, обычно называемые радиометрической сортировкой. В этих способах фиксируются и используются различия отраженного, рассеянного, прошедшего или генерируемого разными частицами (кусками) излучения того или иного вида. Основные узлы установок для сортировки включают в себя устройства формирования и подготовки транспортного потока материала, собственно сортирующую аппаратуру для определения сорта кусков через воздействие (например, облучением того или иного вида) и регистрацию эффекта воздействия , исполнительные механизмы (механические, пневматические, электростатические, магнитоэлектрические и др.).
Обогащение сортировкой далеко не исчерпывает возможности и принципы разделения многокомпонентных материалов, в том числе твердых отходов.
Устройства для обогащения с использованием эффектов взаимодействия кусков (частиц) различных материалов с рабочей поверхностью сепаратора основаны на принципах разделения частиц по дальности отскока после упругого удара совокупности частиц об отбойную плиту, по различию траекторий частиц при движении по некоторой поверхности (вследствие разницы коэффициентов трения частиц разного вещественного состава или формы), по различию адгезии предварительно нагретых частиц к поверхности, покрытой термочувствительным веществом. В последнем случае(термоадгезионное обогащение) используют предварительный нагрев материала (например, с помощью ламп инфракрасного излучения) и транспортную ленту, покрытую термопластичным полимерным материалом или парафином. При этом разные по вещественному составу частицы нагреваются по-разному, вследствие чего по-разному пластифицируют находящийся под ними термочувствительный слой на ленте. Именно таким образом сульфидсодержащие, графитовые, хромитовые, турмалиновые и другие материалы, являющиеся «непрозрачными» и относительно сильно нагревающиеся, временно адгезионно фиксируются на ленте. «Ненагревающиеся» же крупнокристаллические материалы (типа галита, сильвина, криолита, флюорита, кварцита, кальцита) удаляются с движущейся ленты свободно.
Широким набором типоразмеров используемого оборудования отличаются комбинированные методы обогащения и переработки отходов, основанные на избирательности фазовых переходов компонентов сложных материалов. Даже одного увеличения за этот счет подвижности отдельных компонентов отходов иногда достаточно для их разделения. Достигается же такое увеличение подвижности (наряду с концентрированием или обратным эффектом — селективным растворением с применением химических или биохимических реагентов) расплавлением, сублимацией, испарением. Особенно велико значение комбинипованного обогащения для переработки «забалансных» руд и руд старых отвалов, материалов с полигонов и из шламохранилищ.
Для растворения (выщелачивания) применяют чаны с механическими мешалками или с пневматическим перемешиванием,шнековые (иногда многовальные) растворители, пачуки (с созданием таких условий аэрационного перемешивания, при которых обеспечивается жизнедеятельность интенсифицирующих выщелачивание бактерий), автоклавы (герметичные аппараты для растворения при повышенных температурах и давлениях). Уменьшения капитальных затрат достигают применением кучного выщелачивания. Требования к устройству и размеру куч обычно зависят от свойств выщелачивающего раствора. Обязательными считаются: тщательная подготовка площадки для куч (объемом, например, 10 тыс. т); применение изолирующих материалов (это могут быть полимерные пленки); учет климатических условий при определении времени работы.
Основными сооружениями для частичного или полного расплавления материалов являются конвективные, индукционные, дуговые, плазменные, электронно-лучевые и другие печи.
Возгонку осуществляют в ретортах (ретортных печах) периодического и непрерывного действия. Многочисленные процессы пиролитической переработки твердых отходов также можно отнести к разряду комбинированного обогащения.
В электрических сепараторах используют различия во взаимодействии заряженных частиц (< 5 мм) разделяемых компонентов твердых материалов с электрическим полем. Заряд одного знака или величины сообщается частицам в основном непосредственным контактом с некоторым заряженным телом, сорбцией ионов на частицах, трибоэлектризацией (электризацией трением).
В простейшем электростатическом сепараторе частицы-проводники вместе с другими частицами всего материала подаются на заряженный барабан, получают заряд того же знака и отталкиваются от барабана. Другие частицы (непроводники) поляризуются и притягиваются к барабану.
В трибоэлектростатическом сепараторе трибозаряд частицы получают при трении, например, о пластину вибропитателя или в трубопроводе пневмотранспорта. Попадая затем на подсоединенный к одному из зажимов источника постоянного напряжения электрод (той или другой формы), частицы, соответственно знакам зарядов, либо удерживаются на нем, либо отталкиваются. Существо собственно обогащения при этом заключается в том, что при трении диэлектриков положительно заряжается диэлектрик с большей диэлектрической проницаемостью. Частицы разного вещественного состава располагаются, таким образом, в трибоэлектрические ряды, в которых предыдущие частипы более положительны, чем последующие. В таких рядах наблюдается еще и убывание твердости материалов, что также может быть использовано для разделения и тем самым — дополнительного обогащения материалов.
Различие диэлектрической проницаемости материала разных частиц само по себе дает возможность создания «диэлектрических» сепараторов с жидким диэлектриком, в котором создается неоднородное электрическое поле. Частицы материала с диэлектрической проницаемостью, большей проницаемости жидкой среды, втягиваются в области наибольшей напряженности поля, другие же частицы выталкиваются в направлении более «слабых» участков поля.
Типичным примером сепаратора, в котором используются поле коронного разряда и сорбция ионов на частицах, является электрофильтр для обеспыливания газов. Хорошо известно, например, обогащение пыли из электрофильтров сернокислотного производства (на основе колчедана) соединениями мышьяка.
В практике обогащения полезных ископаемых по разнице электропроводности минералов разделяют арсенопирит и полевой шпат, графит, асбест, барит, железо, известняк, флюорит и силикаты, пирит—шеелит и многие другие. Трибоэлектрический эффект успешно используют, например, для обогащения смесей апатит—кварц, асбест—серпентин, барит—кварц, галит—сильвин и др. На основании только этих примеров можно с уверенностью утверждать перспективность использования электросепараторов разного рода в практике переработки твердых промышленных отходов.
Большинство рассмотренных в данном разделе приемов специального обогащения может быть использовано не только самостоятельно, но и в комбинации с широко известными устройствами для флотации, отсадки, разделения в тяжелых средах и др.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему