Урало-Сибирская научно-практическая конференция

Исследования и разработка устройств
 электродинамической сепарации твердых отходов

А.Ю. Коняев

Уральский государственный технический университет – УПИ
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19; 
e-mail: eets@etf.ustu.ru  

Отходы производства и потребления являются одним из основных факторов негативного антропогенного воздействия на биосферу. Для уменьшения такого воздействия необходимо создавать взамен действующих безотходные и малоотходные производства, а также использовать различные технологии водо- и газоочистки, утилизации и уничтожения твердых отходов. Второе направление связано с разработкой и созданием инженерных средств защиты окружающей среды. Развитие и совершенствование природоохранных технологий предполагает повышение их эффективности в целях увеличения глубины очистки или сепарации, а также снижения стоимости технологического оборудования и производственных затрат. Разнообразие физических и химических свойств отходов и многочисленность факторов их воздействия на биосферу обусловливают необходимость комплексного подхода к решению указанных задач с использованием достижений разных наук, применением методов и оборудования, построенных на различных физических и химических принципах.

Значительное место в природоохранных технологиях занимают методы, основанные на силовом воздействии электрических и магнитных полей на компоненты отходов. В частности при извлечении неферромагнитных металлических предметов из твердых отходов находят применение устройства электродинамической сепарации в бегущем или вращающемся магнитном поле. Необходимо отметить, что независимо от способа переработки отходов (сжигание, биотермическая переработка, различные методы пиролиза и т.д.) извлечение металла является необходимой операцией, обеспечивающей как надежную работу технологического оборудования, так и повышение качества товарных продуктов переработки. В настоящее время электродинамическая сепарация включается как необходимая операция во все технологические схемы переработки твердых отходов. Принцип работы электродинамических сепараторов подобен принципу работы линейных асинхронных двигателей. При этом роль вторичного элемента таких линейных индукционных машин (ЛИМ) выполняют извлекаемые из сепарируемых смесей проводящие предметы. Бегущее или вращающееся магнитное поле сепаратора может создаваться трехфазными индукторами или перемещающимися магнитами (электромагнитами). Исследованием и разработкой устройств электродинамической сепарации, применяемых для обработки твердых отходов, на протяжении ряда лет занимается кафедра электротехники и электротехнологических систем Уральского государственного технического университета. На кафедре разработаны математические модели и методики расчета ЛИМ электродинамических сепараторов с бегущим магнитным полем, созданы лабораторные образцы электродинамических сепараторов нескольких модификаций, выполняются теоретические и экспериментальные исследования процессов сепарации, основной целью которых является оптимизация геометрических размеров ЛИМ и частоты магнитного поля. На основе разработок кафедры в АО «Уралэнергоцветмет» (г. Екатеринбург) организовано производство устройств электродинамической сепарации. В частности, изготовлено и отправлено заказчикам несколько электродинамических сепараторов для извлечения лома цветных металлов из твердых бытовых отходов. Разрабатывается еще ряд установок для обработки различных видов твердых отходов.

Результаты указанных научно-исследовательских работ используются также в учебном процессе кафедры ЭЭТС УГТУ. В рамках специальности 18.05 – «Электротех­нологические установки и системы» формируется специализация "Электротехнологические установки и системы экологического назначения". На кафедре подготовлен и читается лекционный курс по дисциплине "Электротехнологические методы и установки защиты биосферы", представляющий собой сочетание общего курса "Инженерная экология" со специальными разделами, посвященными применяемым в природоохранных технологиях методам и оборудованию, в которых используется силовое действие электрического и магнитного полей. Лабораторный практикум по указанной дисциплине проводится на исследовательских установках и стендах, в частности стендах для испытания устройств электродинамической сепарации отходов. Такие стенды составляют основу создаваемой на кафедре учебно-научной лаборатории "Электротехнологические методы и установки защиты биосферы".   

Опыт исследования и разработки электродинамических сепараторов для извлечения металлов из твердых отходов, а также исследования других методов сепарации и очистки, накопленный в УГТУ, позволяет решать обширный круг задач, связанный с использованием электромагнитных методов при утилизации твердых отходов.