南開大學(xué)固體廢物處理與處置課件3

1、第三章第三章 固體廢物破碎固體廢物破碎環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院南開大學(xué)【概念】破碎；低溫破碎；破碎比；破碎段【知識(shí)點(diǎn)】破碎目的；破碎原理；破碎方法；破碎流程；破碎設(shè)備 減小容積 控制粒度 防止破壞后續(xù)設(shè)備 增加比表面積 增大壓實(shí)密度 擠壓破碎理論 層壓破碎理論 自沖擊破碎理論 固體廢物的機(jī)械強(qiáng)度是指固體廢物抗破壞（包括破碎、磨損、擠壓、彎曲、變形等）的能力，即固體廢物受外力作用時(shí)，其單位面積上所能承受的最大負(fù)荷。通常用靜載下測(cè)定的抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度來表示。 抗壓強(qiáng)度大于250MPa的為堅(jiān)硬固體廢物；40250MPa的為中硬固體廢物；小于40MPa的為軟固體廢物。 機(jī)械強(qiáng)度與顆粒大

2、小的關(guān)系 干式破碎 濕式破碎 半濕式破碎 特殊破碎 機(jī)械能破碎是利用破碎工具（如破碎機(jī)的齒板、錘子、球磨機(jī)的鋼球等）對(duì)固體廢物施力而將其破碎的。a擠壓；b劈碎；c剪切；d磨碎；e沖擊破碎圖3.1 機(jī)械能破碎幾種方式濕式破碎是利用紙類、纖維類廢物在水中易調(diào)制成漿的特點(diǎn)，對(duì)紙類和纖維類垃圾進(jìn)行回收而發(fā)展起來的一種破碎方法。 圖3.2濕式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)原理1電動(dòng)機(jī)；2篩網(wǎng)；3含紙垃圾；4轉(zhuǎn)子；5斗式脫水提升機(jī)；6有色金屬；7鐵；8循環(huán)用水；9漿液；10減速機(jī)圖3.3半濕式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)原理 在破碎過程中，原廢物粒度與破碎產(chǎn)物粒度的比值稱為破碎比破碎比 maxmax/iDd/cpcpiDd 固體廢物每經(jīng)過一

3、次破碎機(jī)或磨碎機(jī)稱為一個(gè)破碎段破碎段。 123niiiii圖3.4 破碎的基本工藝流程 選擇破碎設(shè)備因素：破碎設(shè)備的破碎能力；固體廢物的性質(zhì)粒度；對(duì)破碎產(chǎn)品的粒度、組成及形狀的要求；設(shè)備的供料方式；安裝操作場(chǎng)所情況等。 破碎固體廢物常用的破碎機(jī)有顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)、剪切式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)等幾種類型。顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī)內(nèi)有個(gè)非常重要的核心部件顎式破碎機(jī)內(nèi)有個(gè)非常重要的核心部件可移動(dòng)式可移動(dòng)式顎板顎板（簡稱（簡稱動(dòng)顎板動(dòng)顎板）。通常按照動(dòng)顎板的運(yùn)動(dòng)特性）。通常按照動(dòng)顎板的運(yùn)動(dòng)特性將顎式破碎機(jī)分為簡單擺動(dòng)型和復(fù)雜擺動(dòng)型，也是將顎式破碎機(jī)分為簡單擺動(dòng)型和復(fù)雜擺動(dòng)型，也是

4、目前工業(yè)中應(yīng)用最廣的兩種。目前工業(yè)中應(yīng)用最廣的兩種。圖3.5 簡單擺動(dòng)型顎式破碎機(jī)1機(jī)架；2固定齒板；3動(dòng)顎齒板； 4前肘板；5可動(dòng)顎板；6心軸；7偏心軸；8連桿；9飛輪；10后肘板；11拉桿；12調(diào)整千斤頂1心軸；2偏心軸；3連桿；4后肘板；5前肘板圖3.6簡擺顎式破碎機(jī)工作原理示意圖圖3.7 復(fù)雜擺動(dòng)型顎式破碎機(jī)1機(jī)架；2可動(dòng)顎板；3固定顎板；4，5破碎齒板；6偏心轉(zhuǎn)動(dòng)軸；7軸孔；8飛輪；9肘板；10調(diào)節(jié)楔；11模塊；12水平拉桿；13彈簧圖3.8復(fù)擺顎式破碎機(jī)工作原理示意圖1固定顎板；3可動(dòng)顎板；4前（后）推力板；5偏心軸圖3.9 新型顎式破碎機(jī)1飛輪；2偏心軸；3動(dòng)顎；4定顎（機(jī)體）；

5、5轉(zhuǎn)子；6齒輪箱；7下料斗；8聯(lián)軸器；9電機(jī)；10三角帶；11皮帶輪；12進(jìn)料斗圖3.10 雙腔顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖1固定顎板a；2活動(dòng)顎板a；3動(dòng)顎；4偏心軸；5連桿；6活動(dòng)顎板 b；固定顎板b；I破碎腔a；II破碎腔b圖3.11 振動(dòng)顎式破碎機(jī)1機(jī)座；2顎板；3不平衡振動(dòng)器；4扭力軸 錘式破碎機(jī)是利用沖擊摩擦和剪切作用將固體廢物破碎。其主要部件有大轉(zhuǎn)子、鉸接在轉(zhuǎn)子上的重錘（重錘以鉸鏈為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并隨大轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)）及內(nèi)側(cè)的破碎板。圖3.12 單轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)的示意圖1檢修孔；2蓋板；3螺栓 錘式破碎機(jī)主要用于破碎中等硬度且腐蝕性弱的固體廢物，例如，煤矸石經(jīng)一次破碎后小于25mm的粒度達(dá)95%

6、； 錘式破碎機(jī)還可破碎含水分及油質(zhì)的有機(jī)物、纖維結(jié)構(gòu)、彈性和韌性較強(qiáng)的木塊、石棉水泥廢料、回收石棉纖維和金屬切屑等; 另外，錘式破碎機(jī)在破碎大型固體廢物，如電冰箱、洗衣機(jī)及廢舊汽車方面也具有一定的優(yōu)勢(shì)。其缺點(diǎn)是噪聲大，安裝需采取防震、隔音措施。圖3.13 BJD型普通錘式破碎機(jī)1錘子；2旁路；3格柵；4測(cè)量頭圖3.14 BJD型破碎金屬切屑的錘式破碎機(jī)1襯板；2彈簧；3錘子；4篩條；5小門；6非破碎物收集區(qū)；7給料口圖3.15 Hammer Mills型錘式破碎機(jī)1切碎機(jī)本體；2錘頭（?。?；3錘頭（大）；4壓縮給料機(jī)；5切斷墊圈；6柵條；7輸送器圖3.16 Novorotor型雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)

7、1細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品出口；2風(fēng)力分級(jí)；3物料入口沖擊式破碎機(jī)沖擊式破碎機(jī)圖3.17 Universa型沖擊式破碎機(jī)1板錘；2篩條；3研磨板；4沖擊板；5鏈幕圖3.18 Hazemag型沖擊式破碎機(jī)1固體廢物；2一級(jí)沖撞板（固定刀）；3二級(jí)沖撞板（固定刀）；4排出口； 5旋轉(zhuǎn)打擊刀剪切式破碎機(jī)剪切式破碎機(jī) 剪切式破碎機(jī)是以剪切方式為主，對(duì)物料進(jìn)行破碎的機(jī)械設(shè)備。剪切破碎機(jī)是通過固定刀和可動(dòng)刀（往復(fù)式刀或旋轉(zhuǎn)式刀）之間的嚙合作用，將固體廢物切開或割裂成需要的形狀和尺寸，特別適合對(duì)二氧化硅含量低的松散廢物進(jìn)行破碎。圖3.20 Von Roll型往復(fù)剪切破碎機(jī)圖3.21 Lindemann型剪切破碎機(jī)1剪切刀

8、片；2壓緊器；3送料器；圖3.22 旋轉(zhuǎn)剪切式破碎機(jī)1旋轉(zhuǎn)刀；2固定刀輥式破碎機(jī)輥式破碎機(jī)圖3.24 光面雙輥式破碎機(jī)（a）雙齒輥破碎機(jī)； （b）單齒輥破碎機(jī)圖3.25 齒輥破碎機(jī)工作原理圖3.26 顎輥破碎機(jī)破碎原理圖1顎式破碎機(jī)；2破碎物料；3對(duì)輥破碎機(jī)；4減振彈簧圖3.27 “石打石”自破碎自沖擊破碎機(jī)自沖擊破碎機(jī)廢鋼破碎機(jī)廢鋼破碎機(jī)圖3.28 SHD型破碎機(jī)構(gòu)造圖1安全簾；2進(jìn)料滾筒；3不可破碎物排放門；4轉(zhuǎn)子；5篩；6鋼砧；7廢鋼料圖3.29 ZK型破碎機(jī)構(gòu)造圖1廢鋼；2進(jìn)料輥；3壓蓋；4轉(zhuǎn)動(dòng)壓臂；5轉(zhuǎn)子；6旋轉(zhuǎn)格柵；7活動(dòng)鐵砧；8抽塵裝置 細(xì)磨有三個(gè)目的：細(xì)磨有三個(gè)目的：對(duì)廢物進(jìn)行

9、最后一段粉碎，使其中各種成對(duì)廢物進(jìn)行最后一段粉碎，使其中各種成分單體分離，為下一步分選創(chuàng)造條件；分單體分離，為下一步分選創(chuàng)造條件；對(duì)多種廢料原料進(jìn)行粉磨，同時(shí)起到把它對(duì)多種廢料原料進(jìn)行粉磨，同時(shí)起到把它們混合均勻的作用；們混合均勻的作用；制造廢物粉末，增加物料比表面積，加速制造廢物粉末，增加物料比表面積，加速物料化學(xué)反應(yīng)的速度。物料化學(xué)反應(yīng)的速度。 （a）瀉落狀態(tài)；（b）拋落狀態(tài)；（c）離心狀態(tài)圖3.31 磨介的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 球磨機(jī)由于規(guī)格、卸料和傳動(dòng)方式等不同球磨機(jī)由于規(guī)格、卸料和傳動(dòng)方式等不同分為多種類型，如流溢型球磨機(jī)、格子型分為多種類型，如流溢型球磨機(jī)、格子型球磨機(jī)和風(fēng)力排料球磨機(jī)等。球磨

10、機(jī)和風(fēng)力排料球磨機(jī)等。 圖3.32 流溢型球磨機(jī)構(gòu)造圖1筒體；2端蓋；3大齒圈；4軸承；5、6襯板；7給料器；8給料管；9排料管；10人孔圖3.34格子型球磨機(jī)構(gòu)造圖1給料器；2進(jìn)料管；3主軸承；4端襯板；5端蓋；6筒體；7筒體襯板；8人孔；9楔形壓條；10中心襯板；11排料格子板；12大齒輪；13端蓋；14錐形體；15楔鐵；16聯(lián)軸節(jié)；17電動(dòng)機(jī)圖3.33 格子型球磨機(jī)工作原理示意圖1格子板；2舉板 棒磨機(jī)棒磨機(jī) 棒磨機(jī)和溢流型球磨機(jī)結(jié)構(gòu)基本類似，但是前者采用鋼棒作為細(xì)磨介質(zhì)。為了防止筒體旋轉(zhuǎn)時(shí)鋼棒歪斜而產(chǎn)生亂棒現(xiàn)象，棒磨機(jī)的錐形端蓋敷上襯板后，內(nèi)表面是平直的。鋼棒長度一般比筒體長度短205

11、0 mm。 棒磨機(jī)的鋼棒是通過“線接觸”產(chǎn)生的壓碎和研磨作用來粉碎固廢。因此具有選擇性的破碎作用，更減少了固體廢物的過粉碎。其產(chǎn)品粒度均勻，鋼棒消耗量低。它一般用于第一段的粗磨。在鎢、錫或其他稀有金屬礦的重選廠或磁選廠從尾礦中回收其金屬時(shí)，為了防止固廢中的金屬過粉碎，常采用棒磨機(jī)。 棒磨機(jī)工作轉(zhuǎn)速通常約為臨界轉(zhuǎn)速的6070；充填系數(shù)一般為3540；固體廢物粒度不宜大于25 mm。 礫磨機(jī)礫磨機(jī) 礫磨機(jī)是一種用礫石或卵石作細(xì)磨介質(zhì)的細(xì)磨設(shè)備，是古老的細(xì)磨設(shè)備之一。由于細(xì)磨機(jī)的生產(chǎn)率與細(xì)磨介質(zhì)的比重成正比，因此礫磨機(jī)的筒體尺寸要比相同生產(chǎn)率的球磨機(jī)大。同時(shí)，其襯板一般要求能夠夾住細(xì)磨介質(zhì)，形成“自

12、襯”，以減少襯板磨損，加強(qiáng)提升物料能力和固體廢物間的粉碎作用。因此，采用網(wǎng)狀襯板和梯形襯板，或者兩者的組合。使用礫磨機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)速一般比球磨機(jī)略高，常為臨界轉(zhuǎn)速的8590。 礫磨機(jī)具有單位處理能耗小，生產(chǎn)費(fèi)用低、節(jié)省金屬材料（如細(xì)磨介質(zhì)）、能避免金屬對(duì)物料的污染等特點(diǎn)，適用于對(duì)產(chǎn)品有某種特殊要求的場(chǎng)合。 自磨機(jī)自磨機(jī) 自磨機(jī)又稱無介質(zhì)磨機(jī)，分干磨與濕磨兩種。干式自磨機(jī)的物料粒度一般為300400 mm，一次磨細(xì)到0.1 mm以下，粉碎比可達(dá)30004000，比球磨機(jī)等有介質(zhì)磨機(jī)大數(shù)十倍。 圖3.37 低溫破碎工藝流程圖低溫破碎的應(yīng)用 塑料低溫破碎塑料低溫破碎有關(guān)塑料的低溫破碎的研究結(jié)果如下：各種塑

13、料的脆化點(diǎn)。PVC（聚氯乙烯）：520；PE（聚乙烯）：95135；PP（聚丙烯）：020。冷凍裝置。將塑料放在4 m長皮帶運(yùn)輸機(jī)上，在絕熱壁厚為300 mm的冷卻槽內(nèi)移動(dòng)。從槽頂噴入液氮，4 min后溫度降至75；62 min后溫度降至167。采用僅具有拉伸、彎曲、壓縮作用力的簡單破碎機(jī)時(shí)，低溫破碎所需動(dòng)力大于常溫破碎。采用沖擊式破碎機(jī)時(shí)，則低溫破碎所需動(dòng)力比常溫破碎要小得多。膜狀塑料難于低溫破碎。根據(jù)以上判斷，低溫破碎應(yīng)選擇以沖擊力為主、拉力和剪切力為輔的破碎機(jī)合適。金屬混合物的選擇性低溫破碎金屬混合物的選擇性低溫破碎美國礦山局利用低溫破碎技術(shù)從有色金屬混合物、包覆電線等固體廢棄物中回收銅

14、、鋁、鋅。多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)2575 mm大小的混合金屬進(jìn)行低溫破碎(72，1 min)后，所得25 mm以下產(chǎn)物中可回收97的銅，100的鋁(不含鋅)；25 mm以上產(chǎn)物中可回收2.8的銅，100的鋅(不含鋁)，說明低溫破碎能進(jìn)行選擇性破碎分離。廢輪胎低溫破碎廢輪胎低溫破碎1傳送帶；2壓孔機(jī)；3冷凍裝置；4浸沒冷凍槽；5沖擊破碎機(jī)；6磁選機(jī)；7錘式破碎機(jī)；8粒度分選機(jī)圖3.38 汽車輪胎低溫破碎裝置廢棄電路板的低溫破碎廢棄電路板的低溫破碎 低溫破碎技術(shù)也是破碎廢物電路板的有效方法，如德國Daimler-Benz Ulm研究中心的廢電路板機(jī)械處理工藝，在破碎階段用旋轉(zhuǎn)切刀將廢板切成2 cm2 cm的碎塊，磁