Введение к работе
Актуальность темы. Одной из важнейших народнохозяйственных задач является-создание новых технологий переработки техногенного сырья цветных и черных металлов и очистки материалов от металлов, позволяющих повысить извлечение цветных металлов, вовлечь в процесс переработки дополнительные обьемы сырья. Эта проблема актуальна также для переработки лома электротехнической промышленности, технология утилизации которого требует предварительного разделения многокомпонентного лома на группы сплавов.
Кроме проблемы получения сортових концентратов цветных и черных металлов из вторичного сырья, существует необходимость предварительной очистки материалов от металлов перед их дальнейшим использованием. На предприятиях, перерабатывающих термопласты, ввиду сокращения поставок и удорожания первичного сырья, наметилась тенденция вовлечения в производство вторичного сырья текущей переработки, технология подготовки которого требует максимального извлечения частиц цветных и черних металлов.
В производстве металлических порошков тугоплавких металлов важной задачей является их предварительная очистка от засорения цветными и черными металлами перед ратинированием вакуумно-дуговой плавкой.
В связи с этим, разработка технологий переработки лома электротехнической промышленности, предварительной очистки вторичных термопластов и порошков вольфрама и молибдена от цветных и черных металлов является актуальной задачей.
Поиск наиболее экономичных методов переработки вторичного сырья цветных металлов позволил выделить из множества методов разделения метод электродинамической сепарапин. Использование в конструкциях электродинамических сепараторов магнитных систем на постоянных магнитах, а также надежность в эксплуатации обеспечили отим сепараторам широкое распространение. Однако, а ряде конструкций сепараторов неполное использование рабочей поверхности индуктора, низкие показатели извлечения ипетннх металлов крупностью 1+5 мм, не обеспечивают их применение в новых технологических схемах.
Таким образом, решение вопросов разработки новых технологических схем сдерживается отсутствием оборудования, обеспечивающе-
го высокие технические и технологические показатели. Анализ применяемых конструкций электродинамических сепараторов позволил определить наибольшую перспективность конструкций сепараторов с дисковой магнитной системой, позволяющих снизить крупность извлекаемых частиц цветных металлов, максимально использовать рабочую поверх-* ность диска индуктора, разделять электропроводную фракцию на составляющие ЦЕвтные металлы.
Работа проведена в соответствии с Программой АН СССР по биосферным и экологическим исследованиям /письмо АН СССР от 16.01.89г. M0293/Q13/, координационным планом 'АН СССР по проблеме 3.2.2.3.1 "Создание научных основ комплексной переработки сырья техногенных месторождений", "Создание малоотходных технологий переработки минерального сырья с учетом требований рационального природопользовач ния и охраны окружающей среды" /№ гос.рог.01.86.0007021/.
Цель работы. Установление основных факторов и зависимостей, влияющих на процесс сепарации при использовании дискового электродинамического сепаратора. Разработка технологий переработки техногенного сырья цветных и черных металлов и очистки материалов от металлов на основе разработанной конструкции электродинамического сепаратора.
Методика исследований включала:
анализ применяемых конструкций электродинамических сепараторов с индукторами магнитного поля на постоянных магнитах в технологиях очистки материалов и извлечения металлов из вторичного сырья;
экспериментальное определение электрических свойств вторичного сырья электротехнической промышленности, металлических включений во вторичном полистироле измерителем электропроводности ИЭ-Т, химического состава металлических порошков вольфрама и молибдена установками спектрального анализа ИСП-30 и ДФС-13;
проектирование и расчет дисковой магнитной системы с определением магнитных характеристик миллитесламетром Ф4354/1;
определение электродинамических сил, действующих на электропроводные частицы и их траектории движения в рабочей зоне дискового электродинамического сепаратора;
экспериментальные исследования извлечения металлов при очистке материалов и переработке вторичного сырья в промышленных условиях с использованием .разработанной конструкции электродинамичесп кого сепаратора.
Научная новизна работы.
установлены основные зависимости э.д;с. электромагнитной индукции, наведенной в электропроводной частице, и толщины скин-слоя от частоты магнитного поля и радиуса перемещения частицы на транспортирующем диске;
определено уравнение траектории движения электропроводного материала в рабочей зоне сепаратора с дисковой магнитной системой;
установлены зависимости параметров уравнения траектории движения электропроводного материала от его размера и формы, частоты магнитного поля сепаратора;
обосновано селективное разделение электропроводной фракции на составляющие цветные металлы за счет различий параметров их траекторий движения в рабочей зоне сепаратора.
Практическая значимость работы. Разработаны три конструкции электродинамических сепараторов с дисковой магнитной системой для переработки вторичного сырья, содержащего цветные металлы крупностью -20+2 мм, и отличающиеся лучшими технологическими характеристиками извлечения мелких: классов цветных металлов, способом транспортировки разделяемого материала, максимальным использованием рабочей поверхности индуктора.
На основе разработанных конструкций спроектирована и внедрена промышленная установка СОМ-1, включающая магнитный сепаратор для предварительного отделения магнитного материала и электродинамический сепаратор лип последующего разделения но степени электропроводности', /совершенствована технологическая схема переработки лома электротехнической промышленности, включающая операции дробления, грохочения, магнитной и электродинамической сепарации класса -20+2,5 мм, электростатической сепарации класса -2,5+0,01 мм, доводки электропроводной фракции на ЙС-сепараторах. Электропроводная фракция с содержанием цветных металлов 92 после электродинамической сепарации может быть реализована как товарный продукт в соответствии о ГОСТ 1639-78,"Лом и отходы атюмпния и алюминиевых сплавов, класс А, группа X, сорт 2".
Разработана и внедрена технология очистки вторичного полистирола от цветных и черных металлов, включающгл опороли:: дробления, магнитной и электродинамической сепарации, что позволите обеспечить стабильную 3-х смошг/ю работу 8-ми термоштставтоматов.
Разработана технологическая схема предварительной очистки порошков вольфрама и молибдена, включающая операции магнитной, электродинамической и высокоградиентной магнитной сепарации, позволяющая понизить уровень загрязнения порошков в 1,5+3 раза.
Разработанные конструкции и технологические схемы позволили йовысить извлечение цветных металлов, расширить область применения процесса электродинамической сепарации, вовлечь в переработку дополнительные обьемы сырья.
Реализация результатов работы. Полученные в результате исследований материалы использовались в разработке технического задания, проектировании и изготовлении установки СОМ-1, создании технологической линии по очистке вторичного полистирола и переработке брака изделий. Внедрение одной установки СОМ-1 на П0"0мский электромеханический завод" позволило получить годовой экономический эффект ' в сумме 25 тыс.рублей на 1991 год.
Апробация работы. Диссертационная работа и ее разделы докладывались на: 2-ой школе-семинаре молодых ученых по теории и практике комплексного освоения месторождений полезных ископаемых и обогащения минерального сырья. Алма-Ата, 1991 г.; 12-ом Всесоюзном совещании "Получение, структура,физические свойства и применение высокочистых и монокристаллических тугоплавких и редких металлов", Суздаль, 1987 г.; 8-ой Всесоюзной конфереіщии по методам получения и анализу высокочистых веществ', Горький, 1988 г.; Конкурсе Омского областного научно-технического общества машиностроителей " На лучшую творчес-' кую разработку, внедренную в производство в 1991 г.", Омск, 1992 г.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованно 6 печатных работ, получено 3 авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 93 наименований и приложения. Работа изложена на ISO страницах машинописного текста, включая 37 рисунков и 36 таблиц.