Курсы валют ЦБ РФ

 Переработка техногенных отвалов на основе технологии ротационного резания
 

 М.Н. Гатитулин, С.Д. Сметанин

Ежегодно в России образуется более 7 млрд. т. промышленных отходов, а перерабатывается только 2 млрд. т. или 28%. В отвалах и хранилищах накоплено более 100 млрд. т. твердых промышленных отходов, которые являются источником загрязнения атмосферы, почвы и вод. Значительные объемы техногенных отходов находятся на территории нашей области, поэтому  их  использование  в качестве самостоятельной базы  для  металлургии, производства строительных материалов является экономически и экологически целесообразным. Свалки промышленных отходов не только изменяют ландшафт, но и представляют собой серьезную экологическую проблему, так как в их составе содержится практически вся таблица Менделеева, включая весьма токсичные и радиоактивные элементы. Уже много лет люди ищут способы, как можно минимизировать угрозы выветривания и вымывания породы, самовозгорания под воздействием химических реакций и деятельности бактерий с выделением в атмосферу парниковых газов, просачивание и выделение в атмосферу радиоактивных газов, метана и т.д.

Вместе с тем промышленные отходы содержат в разных количествах цветные, редкие и благородные металлы вплоть до золота и платины, следовательно, они являются богатством, которым необходимо правильно распорядиться. Для этого необходимы понимание важности проблемы, а также инициатива, инвестиции и технологии её решения. Рассмотрим последние.

Извлечение ценных пород возможно при измельчении отвалов до порошкообразного состояния с последующей сортировкой. Для извлечения из породы железной руды, редкоземельных металлов, глиноземов используют различные методы: электромагнитная сепарация (порода измельчается до состояния порошка и пропускается между двумя электродами под высоким напряжением), электрогидравлическая сепарация, когда необходимое вещество извлекается из конгломерата при помощи электрического разряда в воде, а также комплексные линии по дроблению и сортировке.

Существующие способы переработки имеют существенные ограничения по получению порошков требуемой формы и размера, а также не обеспечивают химической чистоты товарной продукции. Вследствие этого для получения продукции мелких фракций требуется закупка громоздких производственных линий, включающих оборудование для многостадийного измельчения, очистке и сортировке, общий вид одной из которых представлен на рис. 1.

Рис. 1. Комплекс для производства твердого топлива на основе отходов

Переработку промышленных отходов путем измельчения предлагается осуществлять с помощью барабанного измельчителя с ротационным режущим инструментом. Конструкция барабанного измельчителя построена на модульной основе. Основными модулями являются ротационный инструмент, барабан и устройство подачи заготовок, которые проектируются в соответствие с типом измельчаемых заготовок. При этом возможна переработка как сыпучих материалов, так и твердых заготовок различной формы и размера.

Принципиальная схема барабанного измельчителя показывает основу технологии переработки, которой является ротационный диспергатор, 3D модель которого представлена на рис. 2а. Эта разработка воплощена в виде реального инструмента (рис. 2б), прошедшая этап испытаний, исследований протекающего процесса и патентования основных элементов конструкции. Подготовлены для патентования ряд изобретений по сущности процесса и вариантам конструкций.

Рис. 2. Модель (слева) и конструкция (справа) ротационного инструмента

Преимущества измельчителя:

  • переработка любых твердых отходов,
  • получение продуктов переработки на месте их хранения,
  • управление формой и размерами получаемых порошков,
  • отсутствие загрязнения порошков при измельчении.

Таким образом, барабанный измельчитель позволит перерабатывать любые материалы независимо от их физико-химических свойств, различного происхождения. Применение ротационного инструмента повышает эффективность процесса, так как получаемые при обработке порошки не разлетаются как при использовании обычного инструмента с неподвижной  режущей кромкой.