第四章固废的预处理技术1、压实：掌握压实的原理、目的和主要设备。2、破碎：掌握破碎的原理、目的、主要方法和设1、概念：通过外力加压于松散的固态废料，以缩小其体积，使固态废料变得密实的操作简称为压实，又称为压缩。如若采用高压压实，除减少空隙外，在分子之间可能会产生晶格的破坏使物质变性。2、目的：经过压实处理，一方面可增大容重、减少固态废料体积以便于装卸和运输，降低运输成本,有利于贮存和填埋；另一方面可制取高密度惰性块料，便于贮存、填埋或作为建筑材料使用。大多数固态废料是由不同颗粒与颗粒间的空隙组成的集合体。自然堆放时，表观体积是废物颗粒有效体积与孔隙占有的体积之和，即:Vm为固态废料的表观体积；Vs为固体颗粒体积（包括水分）；Vv为孔隙体积。进行压实操作时，随压力强度的，孔隙体积表观体积也随之，而容重容重就是固态废料的干密度，用d表示。Ws为固态废料颗粒重；Wm为固态废料总重，包括水分重；Ww为固态废料中水分重。固态废料经过压实处理后体积减少的程度叫压缩比（压缩倍数），可用公式表示：r为固态废料体积压缩比；Vi为废物压缩前的原始体积；Vf为废物压缩后的最终体积。一般固态废料压实后的压缩倍数为3～5，若破碎后再压实其压缩倍数可达5～10倍。固态废料的压缩比取决于废物的种类及施加的压力，通常能在几kgf/cm2～几百kgf(1kgf/cm2=98066.5Pa)。在垃圾的压实过程中，垃圾组分之间的内聚力与摩擦力同时存在，共同抵抗外力的作用。变形分三个阶段：塑性变形不可变蠕变固体范性变形压实的实质可看作是消耗一定的压力能，提高废物容重的过程。当固废受到外界压力时，各颗粒间相互挤压，变形或破碎，进而达到重新组合的效果。压缩适用对象：大多数都用在压缩性大而压缩后恢复性小的固态废料的预处理。生活垃圾、纸制品、纤维、旧家用电器、报废小汽车的壳体等对于压缩性小的密实物体，如木头、玻璃、金属块体、硬质塑料等，不适用。对有弹性的固态废料如汽车的废旧轮胎不适用。类别：固定和移动构造：容器单元和压实单元二部分容器单元接受废物，压实单元具有液压或气压操作的压头，利用高压使废物致密化。固定式压实器：凡用人工或机械方法（液压方式为主）把废物送进压实机械中进行压实的设备称为固定式压实器。如各种家用小型压实器、废物收集车上配备的压实器及中转站配臵的专用压实机。移动式压实器：是指在填埋现场使用的轮胎式或履带式压土机、钢轮式布料压实机以及其他专门设计的压实机具。1、常见的固定式压实器(2)三向垂直压实器(3)回转式压实器(4)城市垃圾压实器靠做水平往复运动的压头将废物压到矩形或方形的钢制容器中。适用于压实城市垃圾。先将垃圾加入装料室，启动具有压面的水平压头，使垃圾致密化和定形化，然后将坯块推出。推出过程中，坯块表面的杂乱废物受破碎杆作用而被破碎，不致防碍坯块移出。水平压实器A—有效顶阜开口长度；B—装料室长度；C—压头行程；D—压头导轨长度；E—装料室宽度；F—有效顶部开口宽度；G—出料口宽度；H—压面高度；I—装料室高度；J—压头高度；K—破碎杆高度；L—出料口高度(2)、三向联合式压实器具有三个互相垂直的压头，依次施压。适合于压实松散金属废物。它具有三个互相垂直的压头，金属等类废物被臵于容器单元内，而后依次启动1、2、3三个压头，逐渐使固态废料的空间体积缩小，容重增大，最终达到一定的尺寸。压后尺寸一般在200－1000mm之间。一般用作金属类废物压实器。(3)、回转式压实器具有两个压头和一个旋动式压头具有两个压头和一个旋动式压头。。适于体积小质量适于体积小质量小的废物小的废物。。废物装入容器单元后废物装入容器单元后，，先按水平式压头先按水平式压头11的方向压缩的方向压缩，，然后按箭头的运动方向驱动旋动式压然后按箭头的运动方向驱动旋动式压头头22,,使废物致密化使废物致密化，，最后最后按水平压头按水平压头33的运动方向将废物庄至动方向将废物庄至一定尺寸排出一定尺寸排出。。(4)、城市垃圾压实器、城市垃圾压实器高层住宅垃圾滑道下的压实器(a)为压缩循环开始，从滑道中落下的垃圾进入料斗。(b)为压缩臂全部缩回处于起始状态，压缩室内充入垃圾。当压臂全部伸展，垃圾被压入容器中，如(c)图，当垃圾不断充人最后在容器中压实。可以将压实的垃圾装入袋内。2.压实设备基本信息参数体积排率垃圾立式压缩机垃圾立式压缩机按压实过程工作原理不同，可分为碾（滚）压、夯实、振动三种，相应的分为三大类。固态废料压实处理主要是采用碾（滚）压方式大多数都用在填埋场，也安装在垃圾车上。现场常用的压实机最重要的包含胶轮式、履带式压土机和钢轮式布压实器的选择主要是针对压缩比，应当选择正真适合的压缩比和使用压力。此外，应注意压缩过程中的情况，如城市垃圾压缩过程中会出现水分，塑料热压时会粘在压头上等，应对不同废物采用不一样压缩机。定义：在外力作用下破坏固态废料质点间的内聚力使大块的固态废料分裂为小块的过程。作用：减小固态废料的颗粒尺寸；降低空隙率、增大废物容重，有利于后续处理与资源化利用；提高了后续设备的安全和可1、机械强度：指固废抗破碎的阻力，通常用静载下测定的抗住压力的强度为标准来衡量。（抗压抗一般，抗压强度250MPa为坚硬固废；40~250MPa为中硬固废；40MPa为软固废。粒度越小，机械强度越高。2、硬度：指固废抵抗外力机械侵入的能力。（1）对照矿物硬度确定，按莫氏硬度分为十级。软硬排列顺序为：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉石、刚玉和金刚石。（2）按废物破碎时的性状确定。分为最坚硬、坚硬、中硬和软质物料。3、有些固废在常温下呈现较高的韧性和塑性，难以破碎，需要特殊的破碎方法。（二）破碎方法1、干式破碎（1）机械能破碎：利用破碎工具对固废施力而将其破碎的方破碎作用分为挤压、劈碎、剪切、磨剥、冲击破碎等。（2）非机械破碎：利用电能、热能等对固废进行破碎的新方法。如低温、热力、减压及超声波破碎等。2、湿式破碎利用特制的破碎机将投入机内的含纸垃圾和大量水流一起剧烈搅拌和破碎成为浆液的过3、半湿式破碎破碎和分选一起进行。利用不一样物质在一定均匀湿度下其强度、脆性（耐冲击性、耐压缩性、耐剪切力）不同而破碎成不同粒度。破碎比：在破碎过程中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值称之。表示废物粒度在破碎过程中减小的倍数，也表征废物被破碎的程度。（1）极限破碎比i=max最大粒度通常，根据最大废物直径选择破碎机给料口。（2）真实破碎比i=cp平均粒度2、破碎段：固态废料每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎段。其总破碎比等于各段破碎比的乘积，即：为减免机器的过度磨损，工业固态废料的尺寸减小往往分几步进行，一般都会采用三级破碎，第一级破碎可以把材料的尺寸减小到7.62cm，第二级破碎减小到2.54cm，第三级减小到0.32cm。破碎的基本工艺流程图破碎的基本工艺流程图(a)单纯破碎；单纯破碎；(b)(b)带预先筛分破碎工艺； 带预先筛分破碎工艺；(c) (c)带检查筛分破 带检查筛分破 碎工艺； 碎工艺；(d) (d)带预先筛分和检查筛分破碎工艺 带预先筛分和检查筛分破碎工艺 处理固态废料的破碎机通常有颚式、锤式、剪切 式、冲击式、辊式破碎机和粉磨机。 1、原理和流程：对于在常温下难以破碎的固态废料，可利用其低 温变脆的性能而有效的破碎，亦可利用不一样物质脆化温度的差异 进行选择性破碎，即所谓低温破碎技术。常采用液氮作制冷剂。 工艺流程如图示： 固态废料如金属内橡胶制品、 汽车轮胎、塑料导线等先投入 预冷装臵，在进入浸冷装臵， 橡胶、塑料等易冷脆物质迅速 脆化，由高速冲击式破碎机破 碎，破碎产品再进入不同的分 选设备。 22、应用、应用 （（11）塑料低温破碎 ）塑料低温破碎 有关塑料低温破碎的研究结果能归纳如下： 有关塑料低温破碎的研究结果能归纳如下： 各种塑料的脆化点不同，如聚氯乙烯为 各种塑料的脆化点不同，如聚氯乙烯为--5 5～～--20 20；聚乙烯 ；聚乙烯 为为--95 95～～--135 135；聚丙烯为 ；聚丙烯为0 0～～--20 20；； 采用拉伸、曲折、压缩等简单力的破碎机时，低温破碎所需 采用拉伸、曲折、压缩等简单力的破碎机时，低温破碎所需 动力比常温大；用冲击破碎机时，则低温破碎动力比常温时要 动力比常温大；用冲击破碎机时，则低温破碎动力比常温时要 小得多； 小得多； 膜状塑料难于低温破碎； 膜状塑料难于低温破碎； (2)回收金属的低温破碎回收金属的低温破碎 利用低温破碎技术从有色金属混合物、包覆电线等固 利用低温破碎技术从有色金属混合物、包覆电线等固 体废弃物中回收 体废弃物中回收铜、铝、锌 铜、铝、锌的根据结果得出，采用液氮冷 的根据结果得出，采用液氮冷 冻后冲击破碎（ 冻后冲击破碎（--72 72，，1min 1min），破碎产物中 ），破碎产物中25mm 25mm以上 以上 者，含铜97.2%97.2%，铝 ，铝100% 100%（锌 （锌0% 0%）； ）；25mm 25mm以下者，锌 以下者，锌 100% 100%（铜 （铜2.8% 2.8%，铝 ，铝0% 0%）。而如果采用常温破碎，则锌 ）。而如果采用常温破碎，则锌 因有延展性破碎（低温破碎时， 因有延展性破碎（低温破碎时，Ca Ca和和Al Al也有些延展性 也有些延展性 破碎）， 破碎），25mm 25mm以上产物中锌残留率达到 以上产物中锌残留率达到82.7% 82.7%。说明低 。说明低 温破碎能进行选择性破碎分离。 温破碎能进行选择性破碎分离。 废轮胎低温破碎装置 1、传送带；2、压孔机；3、预冷室；4、冷冻室；5、冲击 式破碎机；6、磁选机；7、锤式破碎机；8、粒度分选机 (3)汽车轮胎的低温破碎 欲破碎的废轮胎T臵于传送带1上，经压孔机2压孔之后进入冷冻 装臵3预冷，然后再进入浸没冷冻槽4冷冻。接着进入冲击破碎 机5破碎，“轮胎和内嵌线”和“撑轮圈”分离。然后“撑轮圈” 送至磁选机6分选，“轮胎和内嵌线进行二 次破碎，再进入粒度分选机8分选成各种不同粒度级别的产品， 最后送至再生利用工序。 1、原理和设备：这种使含纸垃圾 浆液化的特制破碎机叫湿式破 碎机。由圆形槽、多孔筛、切 割回转器等组成。该设备为一 圆形立式转筒装臵，底部有许 多筛眼，转筒内装有六只破碎 刀，当废纸投入转筒内，因受 大水量的急流搅动和破碎转子 的破碎形成浆状，浆体由底部 筛孔流出。经固液分离器把其 中的残渣分出，纸浆送到纤维 回收工段，经过洗涤、过筛， 将分离出纤维素后的有机残渣 经脱水后送去焚烧。 22、优点 、优点 垃圾变成均质浆状物，可按流体处理； 垃圾变成均质浆状物，可按流体处理； 不会滋生蚊蝇和恶臭，符合卫生条件； 不会滋生蚊蝇和恶臭，符合卫生条件； 不会产生噪声、发热和爆炸的危险性； 不会产生噪声、发热和爆炸的危险性； 脱水有机残渣，无论质量、粒度大小、水分等变化都小； 脱水有机残渣，无论质量、粒度大小、水分等变化都小； 在化学物质、纸和纸浆、矿物等处理中均可使用，可以回 在化学物质、纸和纸浆、矿物等处理中均可使用，可以回 收纸纤维、玻璃、铁和有色金属，剩余污泥等可做堆肥。 收纸纤维、玻璃、铁和有色金属，剩余污泥等可做堆肥。 1、构造原理 半湿式选择性破碎分选是利用固态废料中不同物质的强度和脆 性的差异，在一定湿度下破碎成不同粒度的碎块，然后通过不