Смешение материалов при переработке отходов (ТБО)

Смешение широко используется при переработке отходов с целью диспергирования материалов друг в друге, получения гомогенной композиции, изменения физического состояния материалов, ускорения химических и физико-химических процессов. Различают смешение в жидкой фазе, когда, по крайней мере, один из перемешиваемых материалов является жидкостью; смешение в вязко-текучем состоянии, когда хотя бы один из материалов является вязкой жидкостью или расплавом, и смешение в твердой фазе, когда смешиваемые материалы являются сыпучими порошками.

Существующие смесительные механизмы периодического и непрерывного действия основаны на использовании механических, гравитационных и пневматических способов взаимного перемещения частиц обрабатываемых материалов и отличаются большим разнообразием конструкций.

В зависимости от целей смешения, свойств смешиваемых материалов, их физического состояния, особенностей технологического процесса используют механическое, барботажное, циркуляционное и поточное смешение. Процесс смешения может быть непрерывным и периодическим. При непрерывном смешении необходимая гомогенизация смеси или другое изменение ее состояния достигаются за один проход через непрерывно действующее оборудование.

При периодическом смешении композиция многократно перемешивается смесительными органами в какой-либо емкости до достижения необходимого качества смеси, после чего выгружается из смесителя. При переработке различных жидких отходов наиболее часто применяют механическое перемешивание при помощи аппаратов с лопастными, пропеллерными, якорными и другими мешалками. Области их применения и некоторые характеристики приведены в табл. 10.

Для смешивания жидкостей перспективно применение объемных смесителей - статических, роторно-пульсационных, электрогидравлических, которые позволяют проводить процесс в непрерывном режиме, обеспечивая высокую производительность, необходимое качество смеси, снижение капитальных и текущих затрат.

Для смешения и усреднения сыпучих материалов с крупностью частиц до 5 мм и насыпной плотностью не более 1,3 г/см используют планетарно-шнековые смесители периодического действия, представляющие собой коническую смесительную камеру с расположенными в ней двумя шнеками (рис. 12).

Шнеки вращаются вокруг собственной оси, а наклонный шнек - еще и вдоль поверхности смесителя с помощью водила.

Для непрерывного процесса смешения сыпучих материалов с насыпной плотностью до 1,5 г/см удобен центробежный смеситель НДЦ-25 ВБК-01, состоящий из корпуса с крышкой, ротора, питающей тарели, разгрузочной лопасти и неподвижного направляющего конуса, внутри которого установлен шнек (рис. 13).

Для этих же целей предназначены ленточные смесители типа НД-650, работающие в непрерывном режиме.

Эти смесители имеют горизонтальный корытообразный корпус, внутри которого размещены два ротора с мешалками. На конце корпуса находится разгрузочная камера с расположенным в ней рыхлителем массы.

Для смешивания сыпучих материалов насыпной плотностью не более 1,7 г/см и для приготовления пастообразных композиций динамической вязкостью 50-200 Па-с используют центробежный волчковый смеситель ЦВ-630 ВРК периодического действия, а также планетарно-лопастные смесители ПЛ-0,01 и ПЛ-0,04.

Для приготовления липких и высоковязких композиций (с динамической вязкостью от 200 Па-с до 100 кПа-с) целесообразно использовать смесители периодического действия с Z-образными лопастями типа ЗЛ (рис. 14), представляющие собой смесительную камеру, внутри которой расположены два Z-образных ротора, вращающихся в противоположные стороны с различными скоростями.

Смесительная камера этого аппарата при выгрузке смеси может опрокидываться; для термокондиционирования смеси она имеет рубашку.

Для приготовления высоковязких композиций в непрерывном режиме предназначен смеситель СНД-1500 (рис. 15), представляющий собой смесительную камеру, внутри которой размещены два ротора с мешалками. Камера имеет рубашку для термокондиционирования перемешиваемой массы. Выгрузка приготовленной композиции производится через штуцер в конце смесительной камеры.

Смесители могут выпускаться с различным объемом смесительной камеры и в разных исполнениях, пригодных для перемешивания взрывоопасных, коррозионноактивных и других материалов. В некоторых процессах утилизации отходов используется барботажное перемешивание. Такой способ заключается в пропускании через жидкость многочисленных пузырьков воздуха, в результате чего она перемешивается с ним.

Барботажное перемешивание целесообразно при необходимости интенсифицировать насыщение жидкости кислородом, в частности, оно используется при сжигании нефтесодержащих отходов, а также в процессах флотационного разделения суспензий и растворов. Перемешивающими устройствами при барботажном способе смешения являются всевозможные газораспределительные устройства.

Качество смешения оценивается гомогенностью смеси или завершенностью химических и физико-химических процессов (например, коагулирования, растворения и др.). Существует множество способов контролирования качества смешения. На практике, как правило, оно определяется продолжительностью проведения процесса, которая устанавливается эмпирическим путем.

Процессы смешения могут быть охарактеризованы степенью однородности (коэффициентом неоднородности полученной смеси), интенсивностью и эффективностью перемешивания.

Интенсификация процессов перемешивания позволяет увеличить поверхности раздела смешиваемых материалов и, как следствие, значительно ускоряет процесс, повышает производительность оборудования.