123622 (689537), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В некоторых случаях для уменьшения содержания примесей проводят их выжигание из корпусов автомобилей. Однако при этом не удалось достичь удовлетворительных результатов, поскольку горение на открытом воздухе происходит при относительно низких температурах. Кроме того, во многих районах проведение такого процесса выжигания запрещено законодательством по охране окружающей среды. Лом, получаемый из автомобилей описанными выше способами, не находит широкого применения и спрос на старые автомобили для получения металлолома невелик. В результате этого все большее количество брошенных утильных автомобилей скапливается на улицах и дорогах некоторых районов. Ввиду большого количества таких автомобилей удаление их на свалку, после демонтажа деталей, которые могут быть использованы повторно, становится серьезной проблемой.
Процесс, разработанный П.Е. Райнхартом осуществляется на установке по переработке автомобилей, где автомобили по крайней мере частично разбирают, перерабатывают и превращают в продукты. Установка предназначена для переработки корпусов и частей автомобилей с использованием дешевых источников топлива при эффективном использовании остаточного тепла, образующегося в процессе горения. Установка для переработки автомобилей позволяет максимально использовать тепло, выделяющееся при плавлении автомобилей, и не вызывает существенного загрязнения окружающей атмосферы.
Расположение оборудования, используемого для проведения такого процесса, показано на рис.1. Установка состоит из печи 7, в которую через люк 3 подаются использованные автомобильные шины, являющиеся источником топлива. Для загрузки шин в печь может быть использован ленточный транспортер 4. В печи находится несколько горелок 5, которые служат для воспламенения шин в печи, а также для дополнительного нагрева. Горелки могут работать на любом известном топливе.
Нижняя часть печи выполнена в виде наклонной поверхности 6 с отверстиями 7, предназначенными для удаления золы из печи. Таким путем из системы удаляется не только зола, но и стальные шипы, которые накапливаются при сжигании шипованных шин. Стальные шипы удаляют через центральное отверстие 8, расположенное на гребне наклонной поверхности. Желательно расположить в нижней части печи вибратор 6, способствующий удалению золы и стальных шипов из печи.
Под отверстием 8 находится контейнер 9 для сбора стальных шипов. Сталь, извлекаемая из шипованных шин, может быть направлена на дальнейшую переработку и использована для производства других деталей. Непосредственно над печью, под некоторым углом к ней расположена транспортировочная система 10 для подачи утильных автомобилей // в реактор для переработки автомобилей. Транспортер находится в непосредственной близости от печи и благодаря этому тепло, излучаемое печыо, может быть аффективно использовано для выжигания нежелательных материалов и инициирования процесса плавления автомобилей.
Предпочтительно, чтобы транспортировочная система и подаваемые по ней автомобили были расположены в трубе 12 для того, чтобы излучаемое тепло, поступающее к автомобилям, не рассеивалось в окружающую атмосферу. Хотя на схеме транспортер 10 изображен практически параллельным к верхней части печи, он может быть установлен под некоторым наклоном к печи.
Горячий газ выходит из печи через отверстие 13 и контактирует с вагранкой примерно в том месте, где в нее подаются автомобили. Таким образом, подаваемые автомобили сначала подвергаются нагреву во время транспортировки над печью, а затем действию газа с очень высокой температурой, выходящего из печи. В результате этого достигается эффективное плавление поступающих автомобилей.
Поскольку газ, выходящий из печи, сообщается с вагранкой, он является одним из основных источников ее обогрева. Однако для проведения процесса плавления во многих случаях требуется дополнительный нагрев. Для этой цели могут быть использованы угольные электроды 14, выделяющие мощность, например 3200 кВ-А. Электроды установлены таким образом, что их можно погружать в расплавленную сталь для полного переведения ее в жидкое состояние. Применение угольных электродов позволяет повысить температуру в вагранке до 1650 °С и даже выше. Электроды могут автоматически перемещаться в вертикальном - направлении, причем может быть задано любое расстояние между поверхностью расплавленного металла и электродами. После полного перевода стали, помещенной в вагранку, в расплавленное состояние, угольные электроды автоматически удаляются из вагранки. Нижняя часть вагранки 15 имеет наклон, который позволяет легко удалять из нее расплавленную сталь.
После полного перевода стали, находящейся в вагранке, в расплавленное состояние, сталь выводят через отверстие 16, находящееся в нижней части вагранки, и подают в баки-сборники 17, расположенные на ленточном транспортере 18. В баке-сборнике происходит расслаивание расплавленной стали на более тяжелый слой стали 19, находящийся внизу и на более легкий слой шлака, находящийся над сталью. Через некоторое время, после того как происходит достаточное разделение шлака и стали, сталь сливают из бака-сборника через имеющееся в нем отверстие и подают для дальнейшей переработки, например на прокатный стан, для производства легких строительных конструкций, таких как армирующие стержни, стойки оград и т.п. Оставшийся шлак может быть утилизирован любым из известных способов. Баки-сборники могут быть закреплены на транспортере и после удаления содержимого транспортер снова возвращает их к вагранке для повторного использования.
Как уже было сказано, образование расплава в вагранке происходит за счет горячих печных газов и нагрева угольных электродов. Горячие газы, выходящие из печи и из вагранки, непрерывно удаляются из системы через горизонтальный газоход 21, в котором расположен ряд устройств, позволяющих эффективно использовать тепло отходящих газов. Например, в газоходе 21 находятся плавильные аппараты 22, 23 и 24, в которых может проводиться плавка отдельных деталей, которые предварительно были сняты с автомобиля. При этом части, для плавления которых необходима наиболее высокая температура, подают на плавление в аппарат, ближайший к вагранке. Так, например, в аппарате 22 для выплавки меди перерабатывают генераторы переменного тока, радиаторы, стартеры, регуляторы напряжения и т.п. Другой плавильный аппарат, не показанный на схеме, может быть использован для переработки моторного блока автомобилей. После разборки мотора и отделения стальных частей, чугунные части мотора загружают в плавильный аппарат, где получают расплав, который продают литейным заводам.
В аппарате для выплавки цинка 23 можно перерабатывать коробки передач, карбюраторы и т.п., а в аппарате для плавки стекла - плавить все стеклянные детали автомобиля. В газоходе 21 могут быть установлены и другие плавильные аппараты, а также другие устройства для утилизации тепла, например элементы 25, 26 и 27, производящие водяной пар для паровых котлов. После прохождения через все описанные выше устройства газ, выходящий по газоходу, подвергают дальнейшему охлаждению и очистке перед выбросом в атмосферу. Для этой цели газоход 21 выполнен с расширенной частью 28, причем между внутренней стенкой расширенной части и наружной стенкой газохода имеется зазор 29, через который в систему попадает холодный окружающий воздух.
В расширенной части газохода имеются также вентиляционные отверстия 30, расположенные под углом к потоку отходящих газов. Поступающий через них воздух эффективно смешивается с проходящим горячим газом, в результате чего происходит равномерное охлаждение отходящих газов. После вентиляционных отверстий в расширенной части газохода находятся распыляющие форсунки 31, служащие для удаления из газов оставшихся примесей. С помощью насоса 32, который расположен в конце горизонтального газохода и создает разрежение, газ выводят в атмосферу при значительно пониженной температуре, причем он практически не содержит примесей.
Рис.1. Схема процесса выделения стали и Других компонентов из автомобильного лома: - автомобильный лом; 2 - разборка; 3 - резина (шины); 4 - сталь (кузов и рама); 5 - литье (моторный блок); 6 - запасные части иа продажу; 7 - оконное стекло; 8 - цинк (трансмиссии, карбюраторы); 9 - медь (генераторы, стартер); 10 - сжигание шин; 11 - электрическая печь (плавление); 12 - сталь; 13 - литье; 14 - зола; 15 - стальные накладки иа колеса; 16 - электрическая печь (выдержка); 17 - печь; 18 - литье на продажу; 19 - прокатный стан; 20 - конструкционные материалы - армирующие стержни, стойки оград; 21 - печь для удаления слоистого покрытия; 22 - плавильная печь; 23 - товарный продукт
Описанная выше установка для переработки автомобилей позволяет достичь максимального использования производимого тепла и эффективно перерабатывать практически все части автомобиля, в частности такие как изношенные шины, используемые в качестве дешевого топлива. Преимуществом такого топлива является возможность создания в печи очень высоких температур, поскольку в материале шин содержится сера.
Глава 3. Извлечение стали из стального лома
В металлургии, в частности в литейном производстве, при получении чугуна и стали, в плавильные печи загружают металлический лом. На литейных заводах металлолом является главным источником сырья, используемого для получения металлических отливок. При производстве стали и чугуна в печь загружают большие количества лома в смеси с железной рудой. Применение находят различные типы металлолома, в частности листовые обрезки, остатки от штамповки, стружки, заслонки, стояки и лом отливок. Все более широкое использование находит лом автомобильных частей, таких как разбитые моторные блоки, коробки передач и дифференциалы.
Одной из серьезных проблем при использовании металлического лома является то, что он содержит различные загрязнения, такие как масла и смазки, в особенности в случае автомобильного лома. При хранении лома на открытом воздухе он захватывает влагу. Загрузка такого загрязненного металлолома в печь нежелательна, поскольку влага и другие легко летучие материалы, в частности смазки, быстро переходят в объем печи и могут привести к взрыву. Кроме того, масла и смазки, которые не улетучились при нагревании, будут загрязнять расплавленный металл.
При загрузке в печь холодного металлолома время достижения температуры плавления сырья и нагрузка на печь будут выше чем при использовании предварительно нагретого лома. Поэтому на многих литейных заводах для увеличения производительности печи и эффективности процесса лом подвергают предварительному нагреву. Для нагрева металлолома и для удаления из него влаги смазок или масел разработаны различные типы оборудования. В частности для предварительного нагрева используют транспортер, по которому металлолом перемещается под кожухом. В кожухе размещены горелки, пламя которых направлено на металлолом, находящийся на транспортере; таким образом выжигаются смазки и влага и происходит подогрев лома.
Использование систем данного типа для подогрева металла связано с загрязнением окружающей среды выделяющимся дымом и несгоревшими углеводородами. Одним из путей уменьшения количества несгоревших углеводородов является подача в кожух избыточного количества воздуха для полного сжигания смазок и масел, содержащихся в ломе. Избыток воздуха может подаваться в горелки, либо окружающий воздух может быть впущен под кожух. Однако при наличии избыточного количества воздуха происходит нежелательное окисление металла. Для того, чтобы избежать окисления, описываемые системы подогрева обычно работают в восстановительной атмосфере. Образующийся газ с высокой концентрацией несгоревших углеводородов в некоторых случаях выбрасывают в атмосферу. В других процессах газы, выходящие из печи, перед выбросом в атмосферу подают для очистки в дожигатели.
Еще одним недостатком системы подогрева в кожухе является неравномерный подогрев металлолома. Толщина слоя лома может изменяться по длине транспортера. Кроме того, поскольку горелки расположены на некотором расстоянии друг от друга, лом, расположенный непосредственно под горелками, будет нагреваться сильнее, чем сырье, находящееся в промежутках между ними. Горелки наиболее сильно нагревают верхнюю поверхность лома. Боковые и нижняя часть сырья получают меньше энергии и в результате неравномерности нагрева находящиеся на этих частях загрязнения удаляются в меньшей степени.
В боковых стенках кожуха имеется удлиненная камера сгорания и каналы, расположенные между камерой сгорания и внутренней частью кожуха. С помощью вентилятора несгоревшие углеводороды из внутренней части кожуха по каналам засасываются в камеру сгорания. В пространство между транспортером и боковыми стенками кожуха подается воздух, который по боковым каналам также поступает в камеру сгорания, где происходит полное сгорание углеводородов, позволяющее уменьшить загрязнение окружающей атмосферы. Длина кожуха с расположенными на нем горелками превышает протяженность металлолома, расположенного на транспортере.
В процессе работы транспортер периодически передвигается на небольшое расстояние, в результате чего происходит перемещение и перемешивание сырья. В процессе перемещения работают только те горелки, которые расположены над металлоломом. Сначала горелки дают окисляющее пламя, а после выгорания углеводородов, присутствующих в ломе, создается восстанавливающее пламя для того, чтобы предотвратить сильное окисление металла.
Электротермическая выплавка стали из металлолома обычно проводятся с помощью электродуговых печей. Однако в определенных случаях может быть применено и другое плавильное оборудование, например индукционные печи. Преимуществами электродуговой печи является возможность концентрации больших количеств энергии и, следовательно, высокая производительность, независимость от физических свойств подаваемого сырья (хотя эти свойства будут существенно влиять на расход энергии), а также возможность контроля за шлакообразованием. Однако эти печи имеют и ряд недостатков, в частности создают значительный шум в процессе плавки и сильные флуктуации в потребляемом напряжении, что приводит к необходимости большого числа линий электропередачи. Кроме того, наблюдаются значительные потери металла, обусловленные непосредственным действием электрической дуги на металлолом на стадии плавления и на расплавленную сталь на стадии рафинирования. Потери железа также связаны с образованием относительно большого количества шлака, имеющего значительное содержание железа. Электродуговая печь имеет также недостаточно высокий тепловой к. п. д. В качестве других недостатков можно отметить ионизацию в дуге и абсорбцию азота, присутствующего в газовой фазе, необходимость использования дорогостоящих графитовых электродов и ограниченную емкость печн, связанную с ограниченными размерами графитовых электродов. Помимо этого в процессе работы печи происходит сильный износ огнеупорной футеровки, обусловленный как сильными температурными воздействиями, так и механическими и химическими факторами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
