4.3固體廢棄物重力分選解析課件

1、基本原理重介質(zhì)分選風(fēng)力分選跳汰分選搖床分選4.3 重力分選(gravity concentration)第1頁，共46頁。根據(jù)固體廢物中不同物質(zhì)顆粒間的密度差異，在運動介質(zhì)中受到重力、介質(zhì)動力和機械力的作用，使顆粒群產(chǎn)生松散分層和遷移分離，從而得到不同密度產(chǎn)品的分選過程。重選原理重力分選的介質(zhì)有空氣、水、重液(比重大于水的液體)、重懸浮液等。固體廢物重力分選的方法很多，按作用原理可分為風(fēng)力分選、重介質(zhì)分選、跳汰分選、搖床分選等。由于重介質(zhì)分選是在液相介質(zhì)中進(jìn)行，不適合于包含可溶性物質(zhì)的分選，也不適合于成分復(fù)雜的城市垃圾分選。該法主要應(yīng)用于礦業(yè)廢物的分選過程。第2頁，共46頁。重選過程工藝條件固

2、體廢物中顆粒間必須存在密度的差異分選過程都在運動介質(zhì)中進(jìn)行在重力、介質(zhì)動力及機械力的綜合作用下，使顆粒群松散按密度分層分好層的物料在運動介質(zhì)流的推動下互相遷移，彼此分離，并獲取不同密度的最終產(chǎn)品。也可以概括為：具有密度差異的組分運動介質(zhì)分散沉降分層分離。第3頁，共46頁。4.3.1 重介質(zhì)分選第4頁，共46頁。（一）基本概念重介質(zhì)分選是在重介質(zhì)（密度大于水的非均勻介質(zhì)，包括重液和重懸浮液兩種流體）中使固體廢物中的顆粒群按其密度的大小分開以達(dá)到分離目的的方法。為能達(dá)到良好的分選效果，關(guān)鍵是重介質(zhì)的選擇。所選擇重介質(zhì)密度介于輕物料密度和重物料密度之間： L C0，顆粒向下作沉降運動； 當(dāng)v=0，顆

3、粒作懸浮運動； 當(dāng)v0，顆粒向上作漂浮運動。 沉降速度，V有效重力， Go空氣阻力， R上升氣流，ua球形顆粒在上升氣流中的受力分析顆粒在上升氣流中達(dá)到沉降末速時，顆粒的沉降速度（v）等于顆粒對介質(zhì)的相對速度（v0）和上升氣流速度（ua）之差，即v=v0ua。所以，上升氣流可以縮短顆粒達(dá)到沉降末速的時間和距離。因此，在風(fēng)選過程中常采用上升氣流。上升氣流干涉沉降第26頁，共46頁。水平氣流干涉沉降 在風(fēng)選中還常應(yīng)用水平氣流。在水平氣流分選器中，物料是在空氣動壓力及本身重力作用下按粒度或密度進(jìn)行分選的。當(dāng)水平氣流速度u一定，顆粒粒度d相同時，密度s大的顆粒沿與水平夾角較大方向運動;密度s較小的顆粒

4、則沿夾角較小的方向運動，從而達(dá)到按密度差異分選的目的。顆粒的運動方向和空氣動壓力及顆粒重力的合力方向一致，并且由合力與水平夾角（）的正切值來確定：風(fēng)選在國外主要用于城市垃圾的分選，將城市垃圾中的有機物與無機物分離，以便分別回收利用或處置。第27頁，共46頁。（二）風(fēng)選設(shè)備立式風(fēng)力分選機：上升氣流風(fēng)選機臥式風(fēng)力分選機：水平氣流風(fēng)選機臥式風(fēng)力分選機結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖 第28頁，共46頁。臥式風(fēng)力分選機從側(cè)面送風(fēng)，固體廢物經(jīng)破碎機破碎和圓筒篩篩分使其粒度均勻后，定量給入機內(nèi)，當(dāng)廢物在機內(nèi)下落時，被鼓風(fēng)機鼓入的水平氣流吹散，固體廢物中各種組分沿著不同運動軌跡分別落入重質(zhì)組分、中重組分和輕質(zhì)組分收集槽

5、中。臥式風(fēng)力分選機臥式風(fēng)力分選機構(gòu)造簡單，維修方便，但分選精度不高。一般很少單獨使用，常與破碎、篩分、立式風(fēng)力分選機組成聯(lián)合處理工藝。臥式風(fēng)力分選機的最佳風(fēng)速為20 m/s。 第29頁，共46頁。該系統(tǒng)設(shè)有粉碎機。破碎后的垃圾落入氣流工作室內(nèi)。水平氣流使金屬等重物料分別落入三條輸送皮帶上。導(dǎo)料板用以防止垃圾掉到輸送帶之間。廢紙、織物、塑料薄膜及細(xì)灰粒等被氣流帶入管，并在風(fēng)機產(chǎn)生的氣流推動下帶入其他處理裝置中。此系統(tǒng)簡單、緊湊，工作室內(nèi)沒有活動部件，但卻有較高的分選效率。 第30頁，共46頁。立式風(fēng)力分選機工作原理示意圖 經(jīng)破碎后的城市垃圾從中部送入風(fēng)力分選機，物料在上升氣流作用下，垃圾中各組分

6、按密度進(jìn)行分離，重質(zhì)組分從底部排出，輕質(zhì)組分從頂部排出，經(jīng)旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離。與臥式風(fēng)力分選機比較，立式曲折風(fēng)力分選機分選精度較高。立式曲折風(fēng)力分選機第31頁，共46頁。垃圾投入料斗后，由帶葉片的輸送機投入垂直分離室。由風(fēng)機產(chǎn)生的氣流將輕質(zhì)物料升起，并進(jìn)入減縮通道。垃圾從窄頸部入第一分離柱，利用風(fēng)機的上升氣流進(jìn)行輕質(zhì)物料的第一分離。在分離柱中輕質(zhì)再被托起，經(jīng)縮頸部進(jìn)入第二分離柱，進(jìn)行第二次分離。重質(zhì)組分則經(jīng)柵格、落到集料斗中，由輸送機輸出。分離柱的數(shù)量可根據(jù)物料所需分離的純度而定。這種分離器和其他立式分離器相比，不僅效率高，且操作最為簡便。 第32頁，共46頁。第33頁，共46頁。氣流分選

7、機有效識別輕、重物料的一個重要前提是：必須使氣流在分選筒中產(chǎn)生強烈的湍流和剪切力，從而把物料團(tuán)塊進(jìn)行分散，達(dá)到較好的分選效果。因此，必須對分選筒進(jìn)行改進(jìn)。采用了鋸齒形、振動式或回轉(zhuǎn)式分選筒的氣流通道，它是讓氣流通過一個垂直放置的、具有一系列直角或60轉(zhuǎn)折的筒體，如下圖所示。第34頁，共46頁。重質(zhì)組分給料輕質(zhì)組分空氣（a）鋸齒型風(fēng)力分選機（b）振動式風(fēng)力分選機（c）回轉(zhuǎn)式風(fēng)力分選機提取物給料重質(zhì)組分空氣旋流器輕質(zhì)組分重質(zhì)組分空氣輕質(zhì)組分振動方向給料鋸齒形：每個轉(zhuǎn)折實際上起到了單獨的一個分選機的作用振動式：振動氣流分選回轉(zhuǎn)式：圓筒篩分氣流分選第35頁，共46頁。旋風(fēng)除塵器對于直徑大于10m的顆粒

8、，可選擇旋風(fēng)除塵器收集。含顆粒物的氣體經(jīng)螺旋運動被加速，顆粒產(chǎn)生離心力，從而從旋轉(zhuǎn)的氣體中被拋出，撞擊到除塵器的器壁上。然后滑落到底部被收集起來。第36頁，共46頁。4.3.4 搖床(shaking tables)分選搖床的分選原理搖床的構(gòu)造影響分選效果的操作因素床條作用和最終分離搖床分選特點第37頁，共46頁。（1）搖床的分選原理搖床分選是在一個傾斜的床面上，借助床面的不對稱往復(fù)運動和薄層斜面水流的綜合作用，使細(xì)粒固體廢物按密度差異在床面上呈扇形分布而進(jìn)行分選的一種方法。搖床分選目前主要用于從含硫鐵礦較多的煤矸石中回收硫鐵礦，是一種分選精度很高的單元操作。在搖床分選設(shè)備中最常用的是平面搖床。

9、第38頁，共46頁。密度和粒度不同的顆粒在搖床床面上受到兩個力：一是搖動裝置產(chǎn)生的縱向推力，二是水流產(chǎn)生的橫向推力，不同顆粒的運動方向則取決于這兩個力的合力（見右下圖）。于是，顆粒移動方向的偏離角也取決于兩個力所給予的速度的比值： 在圖中，顯然1234，所以它們能在床面上成扇面分離，分開截取，就可得到不同的產(chǎn)品。不同密度和不同粒度的顆粒在床面上分離的情況第39頁，共46頁。搖床分選第40頁，共46頁。水平分布扇形分布規(guī)律床面上扇形分帶是不同性質(zhì)顆粒橫向運動和縱向運動的綜合結(jié)果，大密度顆粒具有較大的縱向移動速度和較小的橫向移動速度，其合速度方向偏離搖動方向的傾角小，趨向于重產(chǎn)物端；小密度顆粒具有

10、較大的橫向移動速度和較小的縱向移動速度，其合速度方向偏離搖動方向的傾角大，趨向于輕產(chǎn)物端。大密度粗粒和小密度細(xì)粒則介于上述兩者之間。縱向橫向第41頁，共46頁。垂直分布析離分層床面搖動及橫向水流流經(jīng)床條所形成的渦流，造成水流的脈動，使物料松散并按沉降速度分層。由于床面的搖動，導(dǎo)致細(xì)而重的顆粒鉆過顆粒的間隙，沉于最底層，這種作用稱為析離。析離分層是搖床分選的重要特點。它使顆粒按密度分層更趨完善。分層的結(jié)果是粗而輕的顆粒在最上層，其次是細(xì)而輕的顆粒，再次之是粗而重的顆粒，最底層是細(xì)而重的顆粒。第42頁，共46頁。（2）搖床的構(gòu)造床面：工業(yè)型床面一般為45001800mm，長寬比約為22.5，床面上

11、有給料槽和給水槽，床面的表面有兩種形式，一為刻槽，二為外加的矩形來復(fù)條，均為縱向排列；搖動機構(gòu)（又叫床頭）：使床面產(chǎn)生往復(fù)搖動的動力機構(gòu)。由于采用偏心肘板式或凸輪杠桿式驅(qū)動，使床面的往復(fù)運動產(chǎn)生不對稱性，前進(jìn)快，后退慢，使物料往前運動。機架：主要由支承裝置和調(diào)整裝置組成支承裝置：有滑動支承和滾動支承兩種，前者平穩(wěn)，后者節(jié)省動力。調(diào)整裝置：可調(diào)節(jié)橫向和縱向坡度圖4.16 搖床結(jié)構(gòu)示意圖1床面；2給水槽；3給料槽；4床頭；5滑動支承；6彈簧；7床條第43頁，共46頁。（3）影響分選效果的操作因素主要影響因素有給料濃度，粒度，給料量，橫向坡度和補加水，沖程和沖次，以及縱向坡度。給料濃度：一般為153

12、0%，粒度粗時取高值；給料粒度： 一般小于2mm，并需預(yù)先分級；給料量：粗砂搖床一般為22.5t/臺時，細(xì)粒搖床一般為0.20.5t/臺時；橫向坡度和補加水：坡度大和水流大都會增加顆粒的橫向速度；沖程和沖次：具有相互聯(lián)系性，一般，粗顆粒采用大沖程和小沖次，細(xì)顆粒反之；縱向坡度：一般為0.51，有時也采用負(fù)值。第44頁，共46頁。（4）床條作用和最終分離床面上的床條不僅能形成溝槽，增強水流的脈動，增加床層松散，有利于顆粒分層和析離，而且所引起的渦流能清洗出混雜在大密度顆粒層內(nèi)的小密度顆粒，改善分選效果。床條高度由傳動端向重產(chǎn)物端逐漸降低，使分好層的顆粒，依次受到?jīng)_洗?？傊?，在床條間的顆粒的分層主要是由于沉降分層和析離分層的聯(lián)合結(jié)果。因此，分層后位于最上端的輕而粗的顆粒由于最先脫離床條阻擋而最早流出床面，然后是