Разделение минерального состава от углерода, повышает его качество и уменьшает зольность.
Для эффективного отделения углеродсодержащего остатка от минерального состава (золы, песка, глины, стеклодроблёнки и других инертных компонентов) после пиролиза твёрдых коммунальных отходов (ТКО) наиболее подходящими являются физико-механические методы сепарации, основанные на различии плотности, магнитных свойств и гранулометрического состава компонентов.
Наиболее эффективные типы сепараторов, которые можно применить на разных стадиях очистки углеродного остатка:
1.
Плотностная сепарация (флотационная или воздушная)
Цель: отделить лёгкие углеродистые частицы от тяжёлых минеральных включений.
Флотационный сепаратор - Применяется для тонкодисперсного порошка (менее 1 мм).
- Углеродистые частицы гидрофобны и прилипают к пузырькам воздуха, всплывая в пену.
- Минеральные частицы (зола, песок) остаются в суспензии и удаляются снизу.
-
**Преимущество:** высокая степень очистки, снижение зольности до 10–15%.
-
**Недостаток:** требует подготовки водной суспензии, дополнительной сушки продукта.
Воздушный сепаратор (пневматический классификатор)
- Работает по принципу разделения в восходящем воздушном потоке.
- Лёгкий углерод уносится в верхний выход, тяжёлая зола оседает.
- Подходит для сухих фракций (влажность < 12%).
-
**Преимущество:** не требует воды, компактность, низкое энергопотребление.
-
**Пример:** двухкамерные воздушные сепараторы с регулируемой скоростью потока.
2. Магнитный сепаратор Цель: удаление ферромагнитных примесей (остатки металлов, железосодержащие оксиды).
- Устанавливается после дробления и перед флотацией/воздушной сепарацией.
- Удаляет до 95% черных металлов.
-
Тип: барабанный магнитный сепаратор с постоянными или электромагнитами.
-
Важно: не влияет на немагнитные минералы (песок, глина), но критичен для чистоты конечного топлива.
3. Электростатический сепаратор Цель: разделение по электропроводности.
- Углерод — хороший проводник, минералы — диэлектрики.
- Частицы заряжаются в электрическом поле и отклоняются по разным траекториям.
- Эффективен для фракций 0,1–2 мм.
-
**Преимущество:** высокая селективность, сухой процесс.
-
**Недостаток:** чувствителен к влажности и загрязнению поверхности частиц.
4. Вибросито или грохот
Цель: предварительная классификация по размеру.
- Перед сепарацией желательно разделить остаток на фракции:
- Мелкая (< 0,5 мм) — для флотации.
- Средняя (0,5–2 мм) — для воздушной или электростатической сепарации.
- Повышает эффективность всех последующих стадий.
Рекомендуемая схема очистки углеродного остатка:
1. **Дробление и классификация** — виброгрохот.
2. **Магнитная сепарация** — удаление металлов.
3. **Воздушная или флотационная сепарация** — основное разделение углерода и золы.
4. **(Опционально) Электростатическая сепарация** — финишная доочистка.
5. **Сушка** — при использовании мокрых методов.
Какой сепаратор лучше?
Это зависит от требований к конечному продукту:
- Если нужен топливный углеродный порошок для пылеугольных горелок — подойдёт воздушный сепаратор (сухой, простой, надёжный).
- Если требуется высокая чистота (зола < 10%) — комбинированная схема: **флотация + электростатика**.
- Для промышленных комплексов (например, КПУ-НП-4) — предпочтительна автоматизированная линия с воздушной сепарацией, как более устойчивая к колебаниям состава сырья.
Вывод:
Наиболее практичный и распространённый вариант — воздушный сепаратор в сочетании с магнитным и виброситом. Он обеспечивает снижение зольности до 15–18%, что соответствует требованиям к топливу, и легко интегрируется в существующие пиролизные комплексы.