Eljárástan = anyagátalakítástan

Mai óra tartalmából HULLADÉKFELDOLGOZÁS 3.óra

Eljárástechnika Prof.Dr.Csőke Barnabás Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék

• Eljárástechnika célja, tárgya • Eljárástechnika helye a termelési folyamatban • Eljárástechnika területei

• Előkészítéstechnika • Mechanaikai, kémiai, termikus és biologiai eljárástechnika eljárásai

Prof.Dr.Csőke Barnabás

ELJÁRÁSTECHNIKA ÖNÁLLÓ MÉRNÖKI TUDOMÁNYTERÜLET

ELJÁRÁSTECHNIKA

Eljárástechnika = anyagátalakítástechnika

Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék

Eljárástan = anyagátalakítástan 1950- és 1960- évekbe vált önálló mérnöki tudományterületté az ásványelőkészítés és a vegyipari művelettan kohéziójával





ELJÁRÁSTECHNIKA = ANYAGÁTALAKÍTÁSTECHNIKA

ELJÁRÁSTECHNIKA ÉS TERMELÉSTECHNIKA

Az eljárástechnikai folyamatokban megváltozik az anyag:

TERMELÉSTECHNIKA

• összetétele (pl. szűrés, oldás, desztillálás, keverés)

• Eljárástechnika = nyers és alapanyagelőállítástechnika (anyag-átalakítás)

• tulajdonsága (pl. aprítással csökken a szemcseméret, szárítással nedvessége)

• Energiatermelés-technika = energiaelőállítástecnika (energia-átalakítás)

• fajta-beli sajátságai (pl. a kémiai rakció során új anyag, új anyagszerkezet jön létre)

• Késztermék-gyártástechnika = formaadás-technika (anyagforma - átalakítás)





1

Ásványi Nyersanyag kitermelése

Nyersanyagok előkészítése

VILLAMOS

Felhasználás

HŐERŐMŰ Energiahordozó

Alapanyaggyártás

Eljárástechnika és előkészítéstechnika

Hőenergia Késztermékanyaggyártás

Hulladékelőkészítés

Mechanikai energia

Felhasználás

Villamos energia Prof.Dr.Csőke Barnabás


Formaadás mechanikai úton



Formaadás öntéssel és extrudálással

Öntés

Forgácsolás Prof.Dr.Csőke Barnabás

Préselés Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék

ELJÁRÁSTECHNIKA Az eljárástechnika tudomány- és szakterület keretébe a diszperz rendszerekben mechanikai-fizikai, fizikai-kémiai, a kémiai és biológiai eljárásokkal megvalósuló anyagátalakulási folyamatok tartoznak. Prof.Dr.Csőke Barnabás


Extrudálás


Fizikai eljárástechnika

Eljárástechnika területei

MECHANIKAI ELJÁRÁSTECHNIKA

TERMIKUS ELJÁRÁSTECHNIKA


Kémiai eljárástechnika

KÉMIAI ELJÁRÁSTECHNIKA

BIOLÓGIAI ELJÁRÁSTECHNIKA


2

Mechanikai eljárástechnika

Diszperz rendszerek 1 nm

molekula diszperz rendszer

Molekulák

1 mm

1µm

kolloid diszperz rendszer

Durva diszperz rendszer

Kolloid részecskék, makromolekulák

Kémiai

Szemcsék, cseppek, légbuborékok

Durva diszperz keverékrendszerek folytonos fázis szilárd diszperz fázis szilárd kőzetek (darabos, szemcsés anyaghalmaz)

folyadék

Termikus

eljárástechnika

1m

Mechanikai eljárástechnika és előkészítéstechnika


gáz

.

Eredeti állapot

szuszpenziók aerosolok, porok (gáz-szilárd keverék)


Diszperzitásállapot változása aprítás (darabolás) és darabosítás

gáz

szilárd emulziók emulziók porózus, szilárd buborék testek, habok rendszerek, hab

Bioeljárástechnika


folyadék

köd, eső aerosol -


Keverékállapot változása: szétválasztás és keverés Eredeti állapot

Aprítás, diszpergálás

Darabosítás

APRÍTÁS: az aprítás során a nagyobb méretű darabokból, szemcsékből kisebbeket állítunk elő.

Keverés, homogenizálás

SZÉTVÁLASZTÁSSAL a keverék komponenseit fizikai, fizikaikémiai erők révén külön-külön termékekbe nyerjük ki.

APRÍTÁS

DARABOSÍTÁS: a darabosítással (brikettezés - kompaktálás, pelletezés, szinterezés) a szemcsék közötti ható erők révén a kisebb méretű szemcsékből, darabokból nagyobb méretű szemcséket, darabokat hozunk létre.

Dúsítás: a szilárd keverék kémiailag egységes komponenseit fizikai, fizikai-kémiai erők révén külön-külön (lényegében csak a kérdéses alkotóból álló) termékekbe nyerjük ki. S ZÉTVÁLAS ZTÁS TÁS:

DARABOSITÁS


dúsítás


Mechanikai eljárástechnika Tárgya: a szemcsékből, buborékokból és cseppekből álló durva diszperz anyagrendszerekben végbemenő gravitációs, törésmechanikai, mágneses, elektromos, termikus, optikai és adszorpciós-adhéziós, valamint a folyadékokban és gázokban történő részecskemozgási, keverékáramlási alapjelenségek vizsgálata, valamint a szétválasztási és keverési, az aprítási és darabosítási eljárások anyagátalakulási, anyag- és energia-transzportfolyamai.



Előkészítés Előkészítés tágabb értelemben az a céltudatos tevékenység, amikor a nyersanyagokat, hulladékokat mechanikai (aprítás, fizikai tulajdonságbeli eltérésen – azaz sűrűség, mágneses, elektromos, optikai, termikus, felületi, halmazállapot sajátságokon - alapuló szétválasztási eljárások, valamint darabosítási, homogenizálási) eljárások alkalmazásával a további feldolgozás vagy felhasználás céljaira alkalmassá tesszük. Prof.Dr.Csőke Barnabás


Szétválasztás



3

Mechanikai eljárástechnika szétválasztási eljárásai Elválasztandó Rendszer példa rendszerkomponensek Szilárd/szilárd Nyersérc, Ásványi nyersanyagok Hulladékok Vegyianyagok

Mágneses szeparátor

Eljárás Osztályozás: méret szerint elválasztás Dúsítás: szétválasztás a komponensek fizikai tulajdonságban lévő különbség alapján – Elektromos – Mágneses – Gravitációs (sűrűség) – Optikai – Termikus….

Nehézszuszpenziós szeparátor Dobszita

Síkszita

Mechanikai eljárástechnika szétválasztási eljárásai Elválasztandó rendszerkomponensek Folyadék/ szilárd

Rendszer példa Eljárás Szuszpenzió Iszap Paszta

Ülepítés Centrifugálás Szűrés Elektroforézis Elektroozmózis

Mechanikai eljárástechnika szétválasztási eljárásai Elválasztandó rendszerkomponensek Gáz/ szilárd

Rendszer példa Eljárás Por

Szűrés Centrifugálás (porciklon) Elektrosztatikus porleválasztás

4

Aprítás

Mechanikai eljárástechnika és előkészítés Mechanische Verfahrenstechnik und Rohstoffaufbereitung Mechanical Process Engineering and Material Processing (Mineral and Waste Processing) Prof.Dr.Csőke Barnabás


Tipikus útépítési aprítási technológia VÍZ

1

3

3

1-Anyag-fogadás 2- Meddőleválasztó vibrátor 3- Röpítőtörő 4- Osztályozó vibrátor

4

Vibrátor

4

3

4

Vibrátor

r


előkészítés

előkészítés

Törés-osztályozás

Törés

előkészítés

2

Mészkőbánya


Őrlés osztályozás

Cementgyártás

Vibrátor r

Klinkerré égetés

Depó 0/5

5/12 12/20 20/55

Meddő

V

é

g

0/5

t

e

r

5/12

m

é

12/20

k

0/2

s

i

2/5

l

ó

5/8

8/12

k

előkészítés Őrlés osztályozás

MEDDŐ-LEVÁLASZTÁS

ELŐTÖRÉS


KÖZÉPTÖRÉS

UTÓTÖRÉS



Cement


Kavicselőkészítés

Törés

Bányató

(3 fokozatban)

Őrlés Előosztályozás

Nedves szitálás

Dúsítás Törés

Ércelőkészítés 0/4mm Prof.Dr.Csőke Barnabás

4/16 mm

16/24 mm

24/32 mm


pl. Ólom-, cink-, rézércek

Érc koncentrátum Prof.Dr.Csőke Barnabás Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék

5

A MeWa Recycling Maschinen und Anlagebau (Freiberg, BRD) GmbH gumiőrlő-üzeme



Kriogén-aprítás

Forgótárcsás nyíró-aprítógép terméke



Építési hulladék-előkészítőmű 1- Adagoló 2- Vibrátoros csigás hűtő 3- Finom ütköző (prall) malom 4- Filter 5- Hőmérsékletérzékelő





Mobil berendezés

Prof.Dr.Csőke Barnabás Prof.Dr.Csőke Barnabás



6

Termikus eljárástechnika A termikus eljárástechnika alapját azok a hő hatásra a fázishatár felületeken végbemenő anyag- és hő(energia)transzport folyamatok jelentik, amelyek a komponensek termikus (fizikai-kémiai) szétválasztására vezetnek.

• A

A termikus eljárástechnika jelentősége • Az abszorberek és adszorberek különösen fontos szerepet töltenek be: ¾ a levegőtisztításban (pl. gázmosók, aktívszenes és más adszorberek)

Termikus eljárástechnika legfontosabb eljárásai: • • • • • • •

Oldhatatlan maradék

Fémtartamú iszap

OLDÁS

Extrahálás

¾ és víztisztításban (adszorpciós víztisztítók) • Az extrakciós eljárások, a kikristályosítás, kicsapatás pedig az ércelőkészítésben, talajatisztításban (érclúgzásban) • A desztillálás és rektifikálás a szénhidrogén iparban • Levegőtisztításban pedig fontos szerepet töltenek be az égetők is (pl. katalizátoros utóégetők).

LUGZÁS A lévő fémek savas közegben jól oldatba vihetők, például kénsavval Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O Cd(OH)2 + H2SO4 = CdSO4 + 2H2O

Lúgban

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4] Pb(OH)2 + 2NaOH = Na2[Pb(OH)4],

Szárítás Oldás-lúgzás Extrahálás Kicsapatás Kristályosítás Desztillálás Adszorbeálás

Extrakció-reextrakció folyamata

REEXTRAHÁLÁS

ELEKTROLIZIS

FÉM

Kicsapatás (Zn++ + SO4- -)aq + (Ca++ + 2OH-)aq → CaSO4 (s) + Zn(OH)2 (s pH = 6,6-8,3 (Mn++ + SO4- -)aq + (Ca++ + 2OH-)aq → CaSO4 (s) + Mn(OH)2(s) pH = 8,4-10,1 (Cd++ + SO4- -)aq + (Ca++ + 2OH-)aq → CaSO4 (s) + Cd(OH)2(s) pH = 7 - 9 (Fe++ + SO4- -)aq + (Ca++ + 2OH-)aq → CaSO4 (s) + Fe(OH)2(s) pH = 5,5-7,2 (2Fe+++ + 3SO4- -)aq + (3Ca++ + 6OH-)aq → 3CaSO4 (s) + 2Fe(OH)3(s) pH = 2,2-3,2

7

Kémiai Eljárástechnika

Kémiai eljárástechnika eljárásai

Kémiai anyagátalakulással járó eljárások

Reakció sebessége függ: •Koncentrációtól •Hőmérséklettől •Nyomástól Befolyásolják a folyamatot: •Katalizátorok (folyamat gyorsítók) •Reakció-mérgek (folyamat lassítók)

Kémiai eljárástechnika (reakciótechnika) Termikus reakciótechnikai eljárások • • • •

Égetés(mészégetés) Pörkölés (vasérc, klinker) Kalcinálás (timföld) Olvasztás (fémek, üveg)

• kemencék (aknás, alagút, dob) • szalag • kád

Biológiai eljárástechnika •A bioeljárástechnika interdiszciplináris tevékenyégi terület, fő feladata, hogy a mikroorganizmusok, az állati és növényi sejtek anyagcseréjét, az enzimek katalitikus tulajdonságait a műszaki termelő és átalakító eljárások szolgálatába állítsa. •Fő eljárásai az élőszervezetben zajló folyamat szerint lehetnek anabolitikus (felépítő, bioszintetikus), katabolitikus (lebontó, degradáló) és biokatalitikus eljárások.

• • • • •

Termikus reakciótechnikai eljárások Katalitikus reakciótechnika eljárások Elektrokémiai reakciótechnika eljárások Polireakciótechnikai eljárások Fotokémiai reakciótechnikai eljárások

Biológiai eljárástechnika A biológiai eljárástechnika a mikroorganizmusok révén végbemenő anyag- és energiatranszport folyamatokat foglalja magába.

A bioeljárástechnika különösen fontos szerepet tölt be: • az ércek biológiai dúsításában (szulfidos ércek biolúgzása) • és nem érces ásványi anyagok (pl. kaolinitek) tisztításában, • az élelmiszer- és söriparban, a gyógyszeriparban (és más a gyógyászatot szolgáló biológiai technológiai folyamatban), • és a biológiai szennyvíztisztításban komponensek biólógiai lebontásában),

(szerves

8

A bioeljárástechnika különösen fontos szerepet tölt be (folytatás):

Meddőhányók feldolgozása mikrobiológiai lúgzással

SAV + VÍZ

MEDDŐ

• a levegőtisztításban (biofilterek, biogázmosók) • és a biológiai szennyvíztisztításban komponensek biológiai lebontásában),

(szerves

• a talajtisztításban, • a biológiailag lebontható hulladékok kezelésében és hasznosításában (komposztálás, biostabilizálás, biogázelőállítás).

Oldattisztítás foly.-foly. extrakció

Extraháló szer

Oldóközeg, mikroorganizmusok

Reextrakció

Elektrolízis Fémkinyerés

Elektrolizáló közeg

FÉM

Komposztálás: átkeverése

BIOGÁZ-ÜZEM

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET !

9

Eljárástan = anyagátalakítástan

Recommend Documents