Файл: Министерство образования Тверской области Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение.pdf

140 лировать, изменяя число установленных на роторе ножей, скорость вращения ротора и скорость подачи материала. Применяется также резка на частицы неправильной формы.
Процесс резки можно начинать в одной точке, а затем распространять разрез на всю ширину полосы или выполнять резку сразу по всему фронту. В последнем случае приходится увеличивать мощность привода и чаще заменять ножи из-за более интенсив- ного их износа. Первый способ создает более мягкие условия работы, позволяя снизить мощность привода, уменьшить шум и количество пылевидных отходов.
Типичная ножевая дробилка («дайсер») для получения гранул кубической формы из листовых материалов (рис. 3.1) состоит из продольно-резательного устройства с диско- выми ножами 1 и 4, ножевого барабана 9, установленного в кожухе 8 на приводном валу
10. Подлежащий измельчению лист 2 проходит через направляющие 3 и поступает в про- дольно-резательное устройство, циркулярные ножи которого 1 и 4 режут лист в продоль- ном направлении на полосы постоянной ширины.
Верхний нож 4 укреплен на поджимаемой пружиной 5 подвижной опоре. Далее по- лосы поступают на тянущие ролики 6 и 14, которые продвигают их к неподвижному ножу
13. Ролик 6 поджимается пружиной 7. Попадая на него, полосы разрезаются в поперечном направлении вращающимися ножами 11 барабана 9. Измельченный материал выводится из дробилки через разгрузочную воронку 12.
Дайсеры способны измельчать листы толщиной до 3 и шириной от 60 до 500 мм.
Размер гранул по ширине и длине может составлять от 2 до 25 мм.
При производительности от 40 до 7500 кг/ч мощность привода равна от 3 до 125 кВт.

141
Для измельчения отходов, образующихся в процессах переработки пластмасс (лит- ники, облой, отходы пленки, бракованные изделия), выпускаются специализированные ножевые дробилки. Производительность их составляет от 20 до 2000 кг/ч при мощности привода от 0,8 до 180 кВт.
Измельчаемый материал загружается через бункер в корпус дробилки и находится в нем до тех пор, пока ножи не измельчат его до частиц нужного размера.
Форма и размер загрузочного бункера определяются характером и размерами под- лежащего измельчению материала. Обычно загрузку производят сверху, в редких случаях
– по касательной к окружности вращения ножей. Питание дробилки может осуществлять- ся вручную или автоматически. Из механических устройств применяют червячные и ро- ликовые питатели, механические конвейеры и пневмотранспорт. Площадь загрузочного отверстия определяется размерами подлежащих измельчению отходов, достигая у отдель- ных дробилок 1,5 м
2
. Объем приемного бункера выбирают обычно достаточно большим с тем, чтобы при периодической загрузке обеспечить непрерывную работу дробилки.
Конструкция применяемого ротора зависит от условий работы. При измельчении отходов пленки, полых изделий (тонкие материалы, легкие условия) применяют сварные и сборные роторы, представляющие собой рамы с закрепленными на них ножами. В дро- билках, предназначенных для измельчения крупных отходов, ротор одновременно играет роль маховика. Поэтому его выполняют в виде сплошного цилиндра. Для особо тяжелых условий работы при измельчении плотных массивных отходов в качестве роторов приме- няют специальные фрезы.
Число ножей, их расположение и форму выбирают таким образом, чтобы в каждый момент времени в разрезании контактирующего с неподвижным ножом материала участ- вовал только один подвижный нож.
При измельчении мягких и пластичных материалов ножи устанавливают таким об- разом, чтобы разрушение происходило за счет среза. При измельчении хрупких материа- лов предпочтительно разрушение от ударного воздействия. Конструкция крепления ножей к барабану должна обеспечивать передачу динамических нагрузок от резания непосредст- венно на тело ротора, а не на устройство крепления ножей.
Число подвижных ножей обычно составляет от двух до четырех. Однако известны конструкции с 27 подвижными ножами. Число неподвижных ножей обычно равно двум, хотя известны конструкции с 12 неподвижными ножами. Профиль ножей зависит от свойств измельчаемого материала. Учитывая быстрый износ рабочих кромок, ножи изго- тавливают с несколькими режущими кромками (до четырех) и переставляют по мере из- носа.
Измельченный материал выгружается из камеры дробилки через металлическую сетку, расположенную в нижней части камеры. Площадь сетки составляет от 36 до 60% всей цилиндрической поверхности камеры. Размеры ячеек в сетке рассчитаны на прохож- дение через них частиц диаметром от 1 до 15 мм (в зависимости от размеров дробилки).
К дополнительным устройствам, устанавливаемым на ножевых дробилках, отно- сятся магнитные ловушки, приспособления для снятия статического электричества и сис- темы электромеханической блокировки, исключающей возможность доступа оператора к вращающемуся ножевому ротору. В больших дробилках камера закрывается при помощи гидроцилиндров. Для отвода избыточного тепла ротор и камера имеют системы водяного охлаждения.
Барабанные мельницы. В барабанных мельницах измельчение происходит при го- ризонтальном вращении барабана, внутрь которого загружают материал и мелющие тела – обычно стальные шары, короткие цилиндры или стержни. Внутреннюю поверхность ба- рабана футеруют стальными или чугунными износоустойчивыми плитами.
При вращении барабана мелющие тела поднимаются на некоторую высоту и пада- ют, разбивая куски материалов. Для хорошей работы мельницы необходимо правильно выбрать частоту вращения. При слишком большой (критической) скорости вращения дро-

142 бящие тела центробежной силой прижимаются к стенкам барабана и вращаются вместе с ним, не измельчая отходы. При недостаточном числе оборотов мелющие тела перекатыва- ется в нижней части барабана при незначительном эффекте измельчения. Оптимальная скорость составляет 75…80% критической.
На рисунке 3.2. показана схема процесса измельчения отходов в барабанной мель- нице. При вращении полого барабана смесь измельчаемого материала и мелющих тел
(шаров, стержней) сначала движется по круговой траектории вместе с барабаном, а затем, отрываясь от стенок, падает по параболической траектории. Часть смеси, расположенная ближе к оси вращения, скатывается вниз по слоям смеси. Измельчение материала проис- ходит в результате истирания при относительном движении мелющих тел и частиц мате- риала, а также вследствие удара.
Известны классификации барабанных мельниц по нескольким признакам. В зави- симости от вида измельчающей нагрузки их подразделяют на стержневые, шаровые, га-
лечные и самоизмельчения.
Стержневые мельницы используют на стадии грубого, а шаровые – тонкого из- мельчения. В галечных мельницах дробящим телом является кремниевая галька. Она при- меняется тогда, когда недопустимо даже небольшое загрязнение измельчаемого материала железом от истираемыхшаров или стержней. В мельницах самоизмельчения специальные мелющие загрузки отсутствуют, а материал разрушается при падении и перекатывании его кусков. Крупность материала, образующегося при самоизмельчении, весьма неодно- родна, и мельница должна работать в замкнутомцикле.
По форме барабана мельницы делятся на конические и цилиндрические.
Цилиндрические шаровые мельницы длиной, в 3…6 раз превышающей диаметр, называют трубными. Последние могут быть одно-, двух имногокамерными. Увеличение числа камер повышает равномерность и степень измельчения материала. Первая, со сто- роны загрузки, камера заполняется наиболее крупными шарами, следующие – все более мелкими.
В зависимости от среды, в которой проводят измельчение, различают барабанные мельницы сухого и мокрого помола. При мокром помоле измельчение проводят в жидкой среде (обычно водной), что предупреждает агрегацию тонких частиц, пыление материала и обеспечивает более равномерный гранулометрический состав готового продукта. Смесь твердых частиц с водой называют пульпой, густоту которой характеризуют отношением масс жидкого и твердого (ж:т) обычно равным 0,40…0,75 или массовым процентом твер- дого. Воду в мельницу подают через полую цапфу на одном из торцов барабана, а на про-

143 тивоположном конце через цапфу сливают пульпу. При сухом измельчении материал из мельницы разгружают по ее периферии через решетку. Желаемая степень измельчения в обоих случаях достигается регулированием производительности мельницы и массой ме- лющей загрузки.
По схеме измельчения материала мельницы разделяют на работающие в открытом
и замкнутом циклах. В последнем случае производится классификация измельчаемого материала по крупности, и недоизмельченная его часть возвращается в мельницу. Замкну- тый цикл обеспечивает большие степень и равномерность помола материала, но снижает производительность оборудования.
Двухкамерная мельница (рис. 3.3) состоит из полого сварного барабана 21, закры- того с обеих сторон стальными литыми крышками 5 и 6 с полыми цапфами 4 и 10. Внут- ренняя полость барабана делится перегородкой 19 со щелевидными отверстиями на две камеры, заполненные стальными шарами. В первой камере по ходу движения материала шары крупнее, чем во второй. Это повышает эффективность помола за счет обеспечения соответствия размеров шаров и кусков измельчаемого материала. Барабан цапфами опи- рается на подшипники 22, вращение ему передается от электродвигателя через редуктор и зубчатую муфту 14.Внутренняя поверхность барабана и крышек футерована плитами
20.Загрузка материала в барабан осуществляется через течку 1 и питатель 2. Затем мате- риал захватывается лопастями 23 и попадает в полую загрузочную цапфу, имеющую шне- ковую насадку 3. Выгрузка материала происходит через полую цапфу 10. Измельченный материал из барабана проходит через торцовую решетку 7 и поступает на элеваторное устройство. Между решеткой и торцовой крышкой установлен конус 8 с приваренными к нему радиальными лопастями 18, образующими ряд секторов. Материал, попавший в нижний сектор, при вращении барабана поднимается и по конусу 8 ссыпается в полость шнековой насадки 9, размещенной в полой цапфе 10. Через окна вразгрузочном патрубке
13 материал попадает на сито 12, служащее для задержания раздробленных мелющих тел.
Через патрубок 11 в кожухе 15 осуществляется аспирация воздуха.

144
В мельницах применяют подшипники скольжения сферические самоустанавли- вающиеся, состоящие из корпуса 17, крышки и нижнего вкладыша 16.
Барабан мельницы изготавливают сварным из листовой стали. Его внутренняя по- верхность футерована плитами из износостойких материалов со звукоизолирующими прокладками. Профиль и схема установки футеровочных плит существенно влияет на процесс измельчения материала и производительность барабанных мельниц.
Современные барабанные мельницы отличаются крупными габаритами и высокой единичной мощностью. Диаметр и длина барабанов стержневых мельниц достигают 4×11 м, шаровых трубных – 4,5×16 м, шаровые мельницы при сухом измельчении и воздушной классификации материала имеют диаметр до 8,5 м. Производительность стержневого аг- регата в открытом цикле – до 9 тыс. т в сутки. Скорость вращения мельницы большого диаметра не превышает 12 мин. Мелющая загрузка равна 40…50% объема аппарата и представляет собой стержни и шары диаметром соответственно75…100 и 30…120 мм.
К достоинствам барабанных конструкций относятся высокие степень и легкость ре- гулирования помола, однородность готовой продукции, простота и надежность. Их недос- татки – большие расходы энергии и габариты, металлоемкость, значительный уровень шума во время работы, невысокие скорости движения мелющих тел и материала, в работе участвует только часть мелющих тел, рабочий объем барабана используется только на 35-
40%.

145 где P = τ
ср
·F – сила среза материала одним ножом ротора, Н; τ
ср
– напряжение среза материала, Н/м
2
; F = δ·l – площадь среза, м
2
; δ –толщина среза, м; l – длина ножа, м; v
P
=
π·R·n/30 – скорость вращенияротора, м/с; R – радиус действия силы среза (определяется путемгеометрического измерения), м; n – число оборотов двигателя, об/мин; z – количе- ство ножей; η – КПД привода измельчителя.
Методика расчета параметров барабанных мельниц.
Число оборотов мельницы (об/мин) принимают равным 75% от критического числа оборотов и определяют по формуле: где D – внутренний диаметр барабана мельницы, м.
Размер шаров (мм), загружаемых в барабан, зависит от наибольшегоразмера кусков питания dн и размера частиц измельченного продукта d
к
и может быть определен по фор- муле:
Производительность мельницы (т/ч) рассчитывается на выход частиц определенной крупности и может быть ориентировочно определена по формуле: где K – коэффициент, определяемый по таблице 3.1; V – объем барабана, м
3
Расход энергии (кВт) на измельчение приближенно вычисляется по формуле:

146 где m
ш
– масса шаров, т.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 1. Рассчитать производительность ножевой дробилки для измельчения по- лимерных отходов, если суммарная площадь отверстий сита равна 0,002 м
2
, насыпная плотность крошки 900 кг/м
3
, а объемная производительность дробилки 1,3 м
3
/ч.
Задача 2. Рассчитать объемную производительность ножевой дробилки для из- мельчения полимерных отходов, если диаметр отверстий сменной калибрующей решетки равен 12 мм, число отверстий 16, а скорость движения крошки через сечение отверстий сита равна 0,4 м/с.
Задача 3. Рассчитать шаровую мельницу с центральной разгрузкой для измельче- ния полимерных отходов, размеры барабана которой D×L= 1500×
3000 мм, если 85% кусков исходного отхода имеют диаметр d
н
= 25 мм, а 85% зе- рен измельченного отхода имеют крупность менее 150 мкм, насыпная масса стальных ша- ров ρ
ш
= 4100 кг/м
3
Задача 4. Рассчитать производительность и мощность барабанной мельницы для измельчения полимерных отходов, если частота вращения барабана 29 об/мин, макси- мальная крупность кусков в исходном материале 12 мм, конечный размер частиц 0,075 мм, отношение L/D = 2,5, насыпная масса стальных шаров 4100 кг/м
3
, степень заполнения барабана шарами 0,4.
На дом: оформить отчет о практической работе в виде файла MS Word.

147
Раздел 5. Организация обращения с опасными отходами.
Тема 5.2. Использование и обезвреживание опасных отходов.
Занятие 54
ПР № 19: Технико-экономическое сравнение вариантов
переработки полимерных отходов.
Тип занятия: формирование умений и навыков.
Форма занятия: практическая работа.
Цель занятия: выработка новых умений и навыков.
Образовательные задачи занятия:
- обобщить методы переработки отходов;
- сравнить с технико-экономической точки зрения различные варианты переработ- ки полимерных отходов.
Воспитательные задачи занятия:
- развитие понимания сущности и социальной значимости получаемой профессии, устойчивого интереса к ней;
- воспитание информационной культуры.
Развивающие задачи занятия: продолжить развитие умений
- организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;
- осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективно- го выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития;
- использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональ- ной деятельности;
- работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами;
- ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной дея- тельности.
Обеспечение занятия: методические указания к практическим работам, персональ- ные компьютеры, приложения MS Office.
Структура занятия:
1) Организационный этап.
2) Целеполагание.
3) Актуализация знаний (фронтальный опрос).
4) Выполнение практических заданий.
5) Контроль результатов выполнения практической работы.
6) Подведение итогов занятия, выставление оценок.
7) Домашнее задание, пояснения по его выполнению.
Теоретическая часть
Актуальность вопросов переработки полимерных отходов, возникшая еще более 20 лет назад, обусловлена как экологическими аспектами длительного разложения и накоп- ления этих материалов в окружающей среде, так и возможностями получения большого спектра вторичных материалов и изделий на их основе. Полимерная промышленность яв- ляется растущей отраслью экономики. По прогнозам экспертов, предполагаемый ежегод- ный темп роста мировой полимерной продукции промышленности будет составлять 2,7% и к 2030 г. объем мирового рынка полимерной продукции достигнет величины 4391 млрд. долл. Согласно прогнозу ООН, население мира будет ежегодно увеличиваться на 50-70 миллионов человек и к 2030 году достигнет 8,2 млрд., следовательно, объем потребления продукции полимерной промышленности будет расти. Традиционные страны-лидеры ми-