Сортировка металлоотходов

Сортировка отходов цветных металлов, отличающихся разнообра­зием марок и сложностью химического состава, имеет первостепенное значение.

Для производства высококачественных вторичных металлов и спла­вов с минимальными затратами необходима сортировка цветных метал­лов по видам. Видовая сортировка отходов цветных металлов проводит­ся по физическим и химическим признакам:

• по внешним (цвет; харак­тер излома и др.),
• по предметным признакам (наименование деталей),
• по маркировке деталей,
• по результатам анализа (химического, спек­трального, рентгеновского).

Сортируют отходы цветных металлов на сортировочных столах или конвейерах, а также используют специальные обогатительные аппара­ты. Используется ручная и механизированная сортировка. Для иденти­фикации вида отхода используют специальные приборы спектрального анализа (стилоскопы), рентгеновские анализаторы и др. Из приборов спектрального анализа применяют стилоскоп С Л-12 (проводится каче­ственный анализ сплавов в видимой части спектра).

Механизированный стол применяется для сортировки отходов крупно­стью -250 мм (рис .6.3). Отходы краном загружаются в приемный бункер и опускаются на стол, вращающийся на опорных роликах. По окружности стола укреплены лотки, в которые сбрасываются вручную рассортирован­ные отходы. При попадании крупного лома бункер поднимается винтом, ко­торый приводится во вращение с помощью электропривода через редуктор.

1 — приемный бункер; 2 — опорные ролики; 3 — стол; 4 — подвижные ограждения; 5 - электропривод; 6 —редуктор; 7 - лотки

Основные процессы обогащения, используемые при сепарации ло­ма и отходов цветных металлов: магнитная сепарация, электродинами­ческая сепарация, аэросепарация, обогащение в тяжелых суспензиях, радиометрическая сепарация и др.

С помощью магнитной сепарации (рис. 6.4) выделяются, из крупнокускового лома цветных металлов примеси черных металлов.

На рис. 6.5 показана линия радиометрической сепарации лома цветных металлов по группам и маркам сплавов (производитель­ность 2-7 т/час).

1 — бункер; 2 — пластинчатый питатель; 3 - подвесной магнитный сепаратор; 4 — конвейер; 5 — приемное устройство; 6—привод

1 — бункер с питателем; 2 — конвейер; 3 — детектор; 4 — блок- анализатор; 5 — блок управления исполнительными механизмами; 6 — электродинамические сепараторы; 7 — приемные устройства

Сырье поступает в бункер и с помощью питателя 1 (тарельчатые питатели, вибропитатели и др.), обеспечивающего покусковую по­дачу материала, подается на конвейер 2. Конвейер транспортирует материал в зону облучения 3. В качестве источника облучения ис­пользуются ампульные радиоизотопные источники (Fе⁵⁵, Со⁵⁷, Сd¹⁰⁹) или рентгеновские трубки. Узел излучения снабжается защитными экранами.

В зависимости от состава куска металла будет изменяться интенсивность и состав излучения. Сигнал от детектора З1 поступает в блок-анализатор 4, который определяет элементный состав кусков. По команде блока-анализатора включается блок управления исполнительными механизмами 5, и кусок металла поступает в соответствующий отсек бункера (с помощью электродинамических сепараторов).

Как правило, радиометрическая сортировка цветных металлов является конечной операцией в технологической схеме обогащения лома и отходов металлов. Ей предшествует (рис. 6.6) дробление (обычно в молотковой дробилке), аэросепарация дробленого про­дукта (удаление пыли, бумаги, текстиля, тонких частиц металла), спецсепарация (удаление пучков проволоки, текстиля и т.п.), ма­гнитная сепарация (причем последовательно используются подвес­ные магнитные сепараторы со слабым полем для выделения из сме­си только кусков свободного железа и сепараторы с сильным полем, в том числе магнитные шкивы, - для выделения механических сростков черных и цветных металлов), грохочение (обычно по двум классам: 40 мм и 150 мм), электродинамическая сепарация. Концен­траты цветных металлов после магнитной и электродинамической сепарации поступают на сортировку по видам с помощью радиоме­трической сепарации.

Ниже приводятся примеры переработки и обогащения некоторых отходов потребления - отработанных аккумуляторов и кабельного лома.

На рис. 6.7 приведена технологическая схема обогащения аккумуляторного лома - основного источника вторичного свинца.

Отработанные аккумуляторы поступают в молотковую дробилку,2 работающую в замкнутом цикле с грохочением (последнее проводится по классу 60 мм). Для нейтрализации остатков кислоты в дробилку по­дается раствор соды. Класс -60 мм подвергается магнитной сепарации, немагнитная фракция которой поступает на промывочное грохочение — по классу 1 мм и 4 мм. Классы -4+1 мм и +4 мм подвергаются раздель­ному обогащению в тяжелых суспензиях. В качестве утяжелителя ис­пользуется тонкодисперсный оксидно-сульфидный свинец (РbО, РbSO₄), получаемый при переработке аккумуляторов. Продукты обогащения в тяжелых суспензиях - металлический свинец (извлечение 99%) и пластмассы (ПВХ, ПП) - подвергаются промывочному грохочению и поступают во вторичную переработку.

Применение тех или иных методов обогащения при переработке ка­бельного лома зависит от его состава.

Кабельный лом (кабельный скрап) можно разделить на следующие группы:

• проволочный скрап, покрытый резиной и пластмассой (изолированные электропровода, кабели, телефонные провода, сверхпроводящие проволоки, изготовленные из сплавов Nb-Ti и пр.);
• скрап силовых воздушных линий, покрытый пластмассой, резиной и текстилем (алюминиевый провод со стальной жилой внутри);
• скрап кабельный, предназначенный для подземных линий, по­крытый бумагой, маслом, битумным материалом и свинцом (с исполь­зованием железной оплетки).

Наиболее ценными материалами в кабельном ломе являются металлы - Сu, Аl. В Германии, например, годовая добыча меди из старых кабелей покрывает 40% ежегодной потребности страны в меди. При этом в последнее время усиливается также интерес к утилизации пластмассовых отходов, образующихся при переработ­ке кабельного лома.

Основные операции при переработке кабельного лома:

• механическая разделка (резка на куски 100-500 мм, иногда - до 1500мм);
• освобождение проводов от изоляции (их разъединение с применением различных методов или их комбинаций — избиратель­ного дробления и измельчения, термообработки, криогенной техно­логии и др.);
• разделение смеси проводов и изоляции методами обогащения (грохочение, аэросепарация, вибро-воздушная сепарация, магнитная се­парация, электросепарация, мокрое гравитационное обогащение — в ги­дроциклонах, на спиральных сепараторах и концентрационных столах), а также гидрометаллургии;
• разделение металлов (при необходимости).

Важнейшей подготовительной операцией перед обогащением ка­бельного лома является очистка (освобождение) металлов от изоляции.

Для очистки алюминиевого кабельного лома от пластмассовой изоляции перспективна криогенная технология. Разрезанный на куски кабель подвергают промывочному грохочению (в барабанном грохо­те), сушке и затем пропускают через специальный аппарат, где он вы­держивается в течение 20-100 секунд в жидком азоте. В итоге кабель охлаждается до минус 80-90°С, при этом усадка Аl составляет 2%, а пластмассы - 10%. При последующем дроблении материала в молотко­вой дробилке пластмасса легко отделяется от металла и оба компонен­та с помощью сортировки можно выделить в самостоятельные продук­ты, пригодные для вторичного использования.

Для разъединения медного провода и изоляции (допускается 5% при­месей изоляции в металле) может быть использовано несколько методов:

• избирательное дробление в специальном аппарате, представля­ющем собой горизонтальный барабан, внутри которого вращается вал с подвешенными на цепях молотками; проволока с изоляцией отбрасыва­ется на острые шипы, расположенные на внутренней поверхности бара­бана, изоляция разрушается и измельчается;
• избирательное дробление в роторно-ножевой дробилке (с по­следующим выделением класса - 4 мм и его аэросепарацией для разде­ления на компоненты);
• термообработка при температуре 300-700°С (после чего лом готов к переплавке) или при температуре 200-300°С (в этом случае лом пригоден к переплавке после его измельчения в шаро­вой мельнице).

Ниже приводятся технологические схемы переработки и сепарации кабельного лома (рис. 6.8-6.12).

Рис. 6.10. Технологическая схема гравитационного обогащения кабельного (и электронного) лома

Рис. 6.11. Технологическая схема доизвлечения цветных металлов из отходов переработки кабельного лома

Рис. 6.12. Принципиальная схема гидрометаллургической переработки кабельного лома