4章固體廢物的分選技術解析課件

1、第四章固體廢物的分選第1頁，共74頁。本章內(nèi)容要點1、掌握各種分選技術的主要原理與設備 2、重點掌握好氧堆肥和沼氣發(fā)酵的技術原理、設備和流程等，學會簡單的處理設計方法。3、掌握熱解和焚燒的原理和設備 4、掌握各種利用固體廢物生產(chǎn)建筑材料的方法原理與設備等。5、掌握固化與化學處理技術6、簡單了解化學浸出技術第2頁，共74頁。 固體廢物的分選技術 固體廢物的分選就是將固體廢物中各種可回收利用廢物或不利于后續(xù)處理工藝要求的廢物組分采用適當技術分離出來的過程。 手工揀選:轉運站或處理中心的廢物傳送帶兩邊。分類 機械分選:一般先經(jīng)過破碎，包括:篩選(分)、 風選、浮選、磁選、電選、摩擦與 彈跳分選、光電

2、分選和渦電流分選。在固體廢物處理、處置與回用之前應該進行分選，將有用的組分加以分選回收，將有害的成分分離出來，對固體廢物進行分選有很重要的意義。第3頁，共74頁。一、篩選(一)篩選原理1、篩選過程：利用一個或一個以上的篩面，將不同粒徑顆粒的混合廢物分成兩組或兩組以上顆粒組的過程。該過程由物料分層和細粒透篩兩個階段組成。 條件 目的易篩粒：粒度小于篩孔尺寸3/4的顆粒，越易通過粗粒形成的間隙到達篩面而透篩。難篩粒：粒度大于篩孔尺寸3/4的顆粒，粒度越接近篩孔尺寸就越難透篩。第4頁，共74頁。2、篩分效率：篩選時實際得到的篩下產(chǎn)物的質(zhì)量與原料中所含粒度小于篩孔尺寸的物料的質(zhì)量比，用百分數(shù)表示。(此

3、時篩下產(chǎn)物全部為小于篩孔尺寸的顆粒 ) (4-1)式中： Q 1為篩下產(chǎn)物質(zhì)量，kg； Q為入篩固體廢物質(zhì)量， kg ； 入篩固體廢物中小于篩孔尺寸的細粒含量，%。實際要測定Q 、 Q1比較困難。設： (4-2) (4-3)式中： Q2為篩上產(chǎn)物質(zhì)量，kg；、分別為篩上、篩下產(chǎn)品中小于篩孔尺寸的細粒含量，%。第5頁，共74頁。入篩固體廢物Q ,篩上產(chǎn)品Q2，篩下產(chǎn)品Q1， 將式（4-2）代入式（4-3），得將其代入式 (4-1)，得實際生產(chǎn)中由于篩網(wǎng)磨損而常有部分大于篩孔尺寸的粗粒進入篩下產(chǎn)品，此時，篩下產(chǎn)品不是100% Q1 ，而是 Q1，篩分效率的計算公式為：第6頁，共74頁。3、影響篩分

4、效率的因素(P72)（1）固體廢物性質(zhì)的影響： a、粒度組成（易篩粒含量越高，篩分效率越高）； b、含水率和含泥量（含水量小于5%且含泥質(zhì)較少時，影響不大，屬干式篩分；含水量達5%8% ，且顆粒粒度較細又含泥質(zhì)時，顆粒間以及顆粒與網(wǎng)絲間產(chǎn)生較大凝聚力，堵塞篩孔，使篩分無法繼續(xù)進行；含水量達10%14% 時，顆粒形成泥漿，凝聚力下降，顆粒團聚體散成單體顆粒，篩分效率提高，屬濕式篩分。）c、顆粒形狀（球形最易，片狀或條狀顆粒，難通過圓形或方形篩孔的篩子，但易通過長方形篩孔的篩子。）第7頁，共74頁。（2）篩分設備性能的影響：篩孔形狀、篩面、篩子運動方式及運動強度、篩面寬度和長度、篩面傾角(15-2

5、5為易)。（3）篩分操作條件的影響：注意連續(xù)均勻給料、及時清理和維修篩面。第8頁，共74頁。（二）篩分設備1、固定篩2、滾筒篩3、振動篩 (1)慣性振動篩 (2)共振篩第9頁，共74頁。1、固定篩 篩分物料時，篩面固定不動的篩分設備。篩面由許多平行排列的篩條組成，可以水平或傾斜安裝。（1）棒條篩：由平行排列的棒條組成，篩孔尺寸為篩下粒度的1.11.2倍（一般不小于50mm），棒條寬度應大于固體廢物中最大快塊度的2.5倍。適于篩分粒度大于50mm的粗粒廢物，主要用在初碎和中碎之前，安裝傾角一般為3035。（2）格篩：由縱橫排列的格條組成，一般安裝在初碎機之前，以保證入料塊度適宜。第10頁，共74

6、頁。第11頁，共74頁。 亦叫轉筒篩，篩面為帶孔的圓柱形筒體或截頭的圓錐體。篩網(wǎng)一般為沖擊板。安裝傾角35。物料在滾筒篩中的運動有三種狀態(tài)：（1）沉落狀態(tài)：顆粒被圓周運動帶起，滾落到向上運動的顆粒層表面。（2）拋落狀態(tài)：篩筒轉速足夠高時，顆粒沿筒壁上升，沿拋物線軌跡落回篩底。（3）離心狀態(tài)：轉速進一步提高，顆粒附著在筒壁上不再落下，此轉速稱為臨界轉速。物料處于拋落狀態(tài)時效果最佳，一般，物料在筒內(nèi)滯留2530S，轉速56r/min時篩分效率最佳。2、滾筒篩第12頁，共74頁。第13頁，共74頁。 振動方向與篩面垂直或近似垂直，振動次數(shù)6003600r/min，振幅0.51.5mm。物料在篩面上發(fā)

7、生離析現(xiàn)象，密度大而粒度小的顆粒穿過密度小而粒度大的顆粒間隙，進入下層到達篩面，大大有利于篩分地進行。安裝傾角一般控制在840之間。 （1）慣性振動篩 （2）共振篩3、振動篩第14頁，共74頁。通過由不平衡的旋轉所產(chǎn)生的離心慣性力使篩箱產(chǎn)生振動的一種篩子。由于篩面作強烈的振動 ，消除了堵塞篩孔的現(xiàn)象，有利于濕物料的篩分。適用于0.10.15mm的粗中細粒廢物的篩分。還可用作脫水振動和脫泥篩分。 慣性振動篩構造及工作原理圖 (a ) 振動篩構造圖； (b)工作原理圖 （1）慣性振動篩第15頁，共74頁。利用連桿上裝有彈簧的曲柄連桿機構驅動，使篩子在共振狀態(tài)下進行篩分的。優(yōu)點：處理能力大，篩分效率

8、高、耗電少以及結構緊湊缺點：工藝復雜、機體重大、橡膠彈簧易老化。共振篩構造及工作原理圖 1、上篩箱2、下機體3、傳動裝置4、共振彈簧5、板簧6、支撐彈簧（2）共振篩第16頁，共74頁。二、風選又稱氣流分選，是最常用的一種按固體廢物密度分離固體廢物中不同組分的重選方法。（一）風選原理 風選，以空氣為分選介質(zhì)，氣流將輕物料向上帶走或水平帶向較遠的地方，重物料沉降或拋出較近距離。通常成為“豎向氣流分選”和“水平氣流分選”。 實質(zhì)上包含兩個過程： 分離出具有低密度、空氣阻力大的輕質(zhì)部分（提取物）和具有高密度、空氣阻力小的重質(zhì)部分（排出物）； 再進一步將輕顆粒從氣流中分離出來，常采用旋流器（除塵）。第1

9、7頁，共74頁?？諝庾枇Γ琑有效重力，G0沉降速度，v空氣阻力有效重力 則有：剛開始沉降時，v=0, dv/dt=g，為球形顆粒的最大加速度；當dv/dt=0時，沉降速度達到最大，固體顆粒在G0 ，R的作用下達到動態(tài)平衡而作等速沉降運動。設最大沉降速度為v0，則有受力分析靜止空氣中的顆粒受力分析根據(jù)牛頓定律:第18頁，共74頁。當顆粒粒度一定時，密度大的顆粒v0大，可分離不同密度顆粒；當顆粒密度相同時，直徑大的顆粒v0大，可分離不同粒度的顆粒，也即風力分級。由于顆粒的沉降末速同時與顆粒的密度、粒度及形狀有關，因而在同一介質(zhì)中，密度、粒度和形狀不同的顆粒在特定的條件下，可以具有相同的沉降速度。這

10、樣的相應顆粒稱為等降顆粒，其中密度小的顆粒粒度(d1)與密度大的顆粒粒度(d2)之比，稱為等降比，以e0表示，即：若兩顆粒等降，則v01=v02，有 有即e0將隨兩種顆粒的密度差(s2s1)的增大而增大； e0還是阻力系數(shù)的函數(shù)。理論實踐表明： e0將隨顆粒粒度變細而減小。因此為了提高分選效率在分選前要對廢物進行分級，或經(jīng)破碎使粒度均勻后，使其按密度差異進行分選。第19頁，共74頁。上升氣流中顆粒受力分析空氣阻力，R有效重力，G0 氣流速度，ua沉降速度，v0固體顆粒實際沉降速度v=v0-ua據(jù)此風力可以縮短顆粒到達沉降末速的時間和距離因此可以使上升氣流進行分選。當v0ua時，v0，顆粒向下做

11、沉降運動；當v0=ua時，v=0，顆粒做懸浮運動；當v0ua時，vf機f非磁 f磁=mx0HgradH式中：m廢物顆粒質(zhì)量，g ；x0廢物顆粒的比磁化系數(shù)，cm3/g；H磁選機的磁場強度，Oe(奧斯特，1 Oe =79.5775A/m)；gradH磁選機的磁場梯度， Oe/cm。第38頁，共74頁。固體廢物中各種物質(zhì)磁性分類（據(jù)比磁化系數(shù)）：1、強磁性物質(zhì)：x03810-6cm3/g2、弱磁性物質(zhì): x0=(0.197.5)10-6cm3/g3、非磁性物質(zhì): x00.1910-6cm3/gHgradH 反應磁選設備特性。根據(jù)H的大小磁選設備分為三類：1、弱磁場磁選設備：磁極表面H1700 Oe

12、, 分選x0大的顆粒；2、中等磁場磁選設備：磁極表面20006000 Oe，分選x0中等的顆粒；3、強磁場磁選設備：磁極表面H=600026000 Oe，分選x0小的顆粒；此外要求gradH 0，也就是說磁選必須再非均勻磁場中進行。第39頁，共74頁。鐵磁性物質(zhì)在磁場中的分離 第40頁，共74頁。（二）常用磁選機1、磁力滾筒2、吸持型磁選機3、懸吸型磁選機4、濕式永磁圓筒式磁選機第41頁，共74頁。1、磁力滾筒 又稱磁滑輪，主要由磁滾筒和輸送皮帶組成。磁滾筒有永磁滾筒和電磁滾筒兩種。第42頁，共74頁。2、吸持型磁選機廢物顆粒通過輸送皮帶直接送至收集面上。滾筒式：水平滾筒外殼由黃銅或不銹鋼制造

13、，內(nèi)包有半環(huán)形磁鐵。帶式：磁性滾筒與廢物傳送帶合為一體。第43頁，共74頁。3、懸吸型磁選機一般式除鐵器：通過傳送帶將廢物顆粒輸送穿過有較大梯度的磁場。為間斷式工作，通過切斷電磁鐵的電流排出鐵物。帶式除鐵器：連續(xù)工作式，鐵物數(shù)量較多時適用。第44頁，共74頁。4、濕式永磁圓筒式磁選機分為順流型和逆流型兩種形式，常用的為逆流型。順流型磁選機的給料方向和圓筒的旋轉方向或磁性產(chǎn)品的移動方向一致 。逆流型則正好相反，主要適用于粒度小于0.6mm的強磁性顆粒的回收及從鋼鐵冶煉排出的含鐵塵泥和氧化鐵皮中回收鐵。第45頁，共74頁。五、電選（一）電選原理1、電選過程中廢物顆粒的帶電方式(4種)(1)直接傳導

14、帶電 ：廢物與傳導電極直接接觸，利用顆粒的導電性差異及其在電極上表現(xiàn)的行為不同，就可以把它們分開。 導電好的物質(zhì)與電極帶相同電荷，而被電極排斥；導電差的物質(zhì)，只能被極化，不能導電而被電極吸引。是利用固體廢物中各種組分在高壓電場中電性的差異而實現(xiàn)分選的方法。 第46頁，共74頁。(2)感應帶電：廢物顆粒不和帶電電極或帶電體直接接觸，而僅在電場中受到電場的感應，利用廢物顆粒在電場中的表現(xiàn)差異分選導電性不同的廢物顆粒。(3)電暈帶電：電暈電場是不均勻電場。導電性不同的廢物顆粒進入電場后，都獲得負電荷，但它們在電場中的表現(xiàn)行為不同。利用這一差異分離導電性不同的物質(zhì)。 (4)摩擦帶電 ：由于廢物顆粒相互

15、之間和顆粒同給料運輸設備的表面發(fā)生摩擦而使廢物顆粒帶電的帶電方式。如果不同的廢物顆粒在摩擦時能獲得不同符號的足夠的摩擦電荷，則進人電場中也可把它們分開。 第47頁，共74頁。實際上，顆粒在輥筒表面上不僅吸附離子而獲得電荷，同時也放出電荷給輥筒。剩余電荷同顆粒的放電和荷電速度的比值有關。因此，作用在顆粒上的庫侖力為： 2、電選分離的基本條件(1)作用在顆粒上的電力a、庫侖力(f1)：f1=QE f1=QrE Qr為顆粒上的剩余電荷。對于導體顆粒接近于零；對于非導體顆粒接近于1。 作用是促使顆粒被吸引在輥筒表面上 b、非均勻電場引起的作用力(f2) ：又稱質(zhì)動力，在電暈電場中，越靠近電暈電極f2越

16、大；而靠近輥筒表面則電場近于均勻，f2越小。所以，對顆粒來說f2很小，與庫侖力相比要小數(shù)百倍(對lmm顆粒)，因此，在電選中f2可忽略不計。 c、界面吸力(f3):是荷電顆粒的剩余電荷和輥筒表面相應位值的感應電荷之間的吸引力(此感應電荷大小與剩余電荷相同，符號相反)。對導體顆粒來說，放電速度快，剩余電荷少，所以，其界面吸力也接近于零，而非導體顆粒則反之。作用是促使顆粒被吸向輥筒表面。第48頁，共74頁。 從以上作用在顆粒上的三種電力可以看出，庫侖力和界面吸力的大小主要決定于顆粒的剩余電荷，而剩余電荷又決定于顆粒的界面電阻。界面電阻大時，剩余電荷多，所受的庫侖力和界面吸力就大：反之則相反。對導體

17、顆粒來說，由于它的界面電阻接近于零，放電速度快，剩余電荷很少，所以作用在它上面的庫侖力和界面吸力也接近于零；而對非導體顆粒，它的界面電阻很大，放電速度很慢，剩余電荷很多，所以作用在它上面的庫侖力和界面吸力較大；作用在半導體顆粒上的上述兩種力的大小介于導體顆粒與非導體顆粒之間。 第49頁，共74頁。(2)作用在顆粒上的機械力a、重力(f4)：顆粒在分選中所受的重力f4=mg。在整個過程中其徑向和切線方向的分力是變化的。如圖中，在A、B兩點的電場區(qū)內(nèi)，重力f4從A點開始起著使顆粒沿輥筒表面移動或脫離的作用。f4除在E點是一沿著切線向下的力外，在AB內(nèi)其他各點僅是其分力起作用。 b、離心力(f5)：

18、顆粒在分選中所受離心力為： f5 =mv2/R式中，f5為作用在顆粒上的離心力；v為顆粒在輥筒表面上的運動速度；R為輥筒的半徑。第50頁，共74頁。為保證不同電性顆粒的分離，應有：對于導體顆粒在分選帶AB段內(nèi)分出，必須f1+f3+mgcosf2+f5對于半導體顆粒在分選帶BC段分出，必須f1+f3+mgcos mgcos+ f5第51頁，共74頁。廢物顆粒的電選分離過程 廢料由給料斗均勻給入輥筒上，隨著輥筒的旋轉，廢物顆粒進入電暈電場區(qū)，由于空間帶有電荷，使導體和非導體顆粒都獲得負電荷(與電暈電極電性相反)。導體顆粒一面帶電，一面又把電荷傳給輥筒，其放電速度快，因此，當廢物顆粒隨著輥筒的旋轉離

19、開電暈電場區(qū)而進入靜電場區(qū)時，導體顆粒的剩余電荷少，而非導體顆粒則因放電速度慢，致使剩余電荷多。導體顆粒進入靜電場后不再繼續(xù)獲得負電荷，但仍繼續(xù)放電，直至放完全部負電荷，并從輥筒上得到正電荷而被輥筒排斥，在電力、離心力和重力分力的綜合作用下，其運動軌跡偏離輥筒，而在輥筒前方落下。偏向電極的靜電引力作用更增大了導體顆粒的偏離程度。非導體顆粒由于有較多的剩余負電荷，將與輥筒相吸，被吸附在輥筒上，帶到輥筒后方，被毛刷強制刷下，半導體顆粒的運動軌跡則介于導體與非導體顆粒之間，成為半導體產(chǎn)品落下，從而完成電選分離過程。 第52頁，共74頁。（二）電選設備1、靜電分選機廢物的帶電方式為直接傳導帶電（玻璃和

20、鋁）。第53頁，共74頁。2、復合電場分選機YD-4型高壓電選機的電場為電暈-靜電復合電場。為粉煤灰專用設備。第54頁，共74頁。六、光電分選利用物質(zhì)表面光反射特性的不同而分離物料的方法稱為光電分選。（一）光電分選系統(tǒng)1、給料系統(tǒng)：料斗、振動溜槽。2、光檢系統(tǒng)：光源、透鏡、光敏元件及電子系統(tǒng)。3、分離系統(tǒng)（執(zhí)行機構）（二）光電分選機工作過程第55頁，共74頁。第56頁，共74頁。七、渦電流分選一種在固廢中回收有色金屬的有效方法。當含有非磁導體金屬(鉛、銅、鋅等)的廢物以一定速度通過一個交變磁場時，這些非磁導體金屬內(nèi)部會產(chǎn)生感應渦流。由于廢物流和磁場有一個相對運動的速度，從而對產(chǎn)生渦流的金屬片塊

21、具有一個推力。此分離推力的方向與磁場方向及廢物流的方向均呈90。排斥力隨廢物的固有電阻、導磁率等特性及磁場密度的變化速度及大小而異。第57頁，共74頁。感應器第58頁，共74頁。八、摩擦與彈跳分選（一）分選原理1、顆粒沿斜面下滑：下滑條件是 G sinF，G重力，F(xiàn)摩擦力，斜面的傾角。而F=f N=f G cos，f摩擦系數(shù)，N垂直斜面的壓力。則G sin f G cos，所以tg f 。以代表摩擦角，則ftg，所以。即斜面傾角大于顆粒的摩擦角是下滑條件。使顆粒沿斜面下滑的作用力則加速度a根據(jù)固體廢物中各組分摩擦系數(shù)和碰撞系數(shù)的差異，在斜面上運動或與斜面碰撞彈跳時產(chǎn)生不同的運動速度和彈跳軌跡而

22、實現(xiàn)彼此分離的一種處理方法。GcosG sin第59頁，共74頁。初速度為零的顆粒，沿斜面下滑L距離后的速度v由此可見，當斜面長度及傾角一定時，顆粒的運動速度僅與摩擦系數(shù)有關。f小者運動速度大，f大者運動速度小。顆粒離開斜面后，以拋物線軌道下落（忽略空氣阻力），假設下落垂直高度為H，則顆粒拋落的水平距離L為：由此可見，當H及一定時，L僅與顆粒運動速度v有關。以摩擦系數(shù)不同的顆粒，其滑出斜面后的落下地點不同，可分別加以收集而實現(xiàn)分選。vcosvsinv第60頁，共74頁。顆粒沿斜面滾動的條件為：hG sinNb 所以hG sin bG cos 即tg b/h而ftg所以有當fb/h時，產(chǎn)生滾動；

23、當fb/h時，則顆粒只產(chǎn)生滑動。當一定時，球形或多邊形的顆粒因bb/h的可能性大，產(chǎn)生滾動的可能大；扁平狀顆粒，因bh，則顆粒產(chǎn)生滑動。GcosG sinbh第61頁，共74頁。2、顆粒在斜面上的彈跳（1）顆粒與平面碰撞；顆粒因彈性不同，與平面碰撞時，其彈跳的高度及速度不同。設顆粒從高度H落到平面上的瞬時速度v為；與平面碰撞后彈跳的初速度為u，彈跳高為h，則碰撞恢復系數(shù)或速度恢復系數(shù)表示顆粒碰撞的彈性性質(zhì)。當K=1時，顆粒為完全彈性碰撞；0K1時，顆粒為彈性碰撞，廢塑料、廢橡膠、金屬塊、碎磚瓦、碎玻璃器皿； K=0時，顆粒為塑性碰撞，廢纖維、破布、廢紙、灰土、廚房有機垃圾，K接近于0屬于塑性碰

24、撞。vuhH第62頁，共74頁。（2）顆粒與斜面碰撞顆粒碰撞恢復系數(shù)等于碰撞前后的速度在斜面法線上的投影之比，如忽略摩擦系數(shù)的影響，則可近似有當Kp =1時，= ,顆粒為完全彈性碰撞；Kp =0時， 則=90，顆粒為塑性碰撞;0 Kp 1時，顆粒為彈性碰撞.vu第63頁，共74頁。（二）分選過程固體廢物運動方式隨顆粒的形狀或密度不同而不同：纖維狀廢物或片狀廢物幾乎全靠滑動，球形顆粒有滑動、滾動和彈跳三種運動方式。單顆粒單體在斜面上向下運動時，纖維狀或片狀體的滑動加速度較小，運動速度較小，運動速度不快，所以它脫離斜面拋出的初速度較小，而球形顆粒由于時滑動。滾動和彈跳想結合的運動，其加速度較大，運

25、動速度較快，因此它脫離斜面拋出的初速度較大。第64頁，共74頁。當廢物離開斜面拋出時纖維狀或片狀體受空氣阻力影響較大，在空氣中減速很快，拋射軌跡表現(xiàn)嚴重的不對稱（開始接近拋物線，其后接近垂直下落）故拋射不遠。球形顆粒受空氣阻力影響較小，在空氣種減速較慢，拋射軌跡表現(xiàn)對稱，拋射較遠。因此，纖維狀廢物與顆粒廢物、片狀廢物與顆粒廢物，因形狀不同在斜面上運動或彈跳時，產(chǎn)生不同的運動速度和軌跡，因而可以分離。第65頁，共74頁。（三）分選設備1、帶式篩2、斜板運輸分選機3、反彈滾筒分選機第66頁，共74頁。帶有震打裝著的運輸帶，帶面由篩網(wǎng)或刻溝槽的膠帶，制成。帶面傾角，大于廢物顆粒摩擦角，小于纖維廢物摩擦角，所以顆粒下滑，彈跳，纖維廢物隨著帶面向上運動。第67頁，共74頁。第68頁，共74