第一节固态废料的破碎定义：破碎：利用外力克服固态废料质点间的内聚力而使大块固态废料分裂成小块的过程称为破碎；磨碎：使小块固态废料颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎；目的：为固态废料的分选提供所要求的入选粒度，以便有效地回收固态废料中某种成分。使固态废料的比表面积增加，提高焚烧、热分解、熔融等作业的稳定性和热效率。为固态废料的下一步加工做准备，例如．煤矸石的制砖、制水泥等，都要求把煤矸石破碎和磨碎到一定粒度以下，以便进一步加工制备使用。用破碎后的生活垃圾进行填埋处置时，压实密度高而均匀，可以加快复土还原。防止粗大、锋利的固态废料损坏分选，焚烧和热解等设备或炉膛。1.1固态废料的机械强度固态废料的机械强度是指固态废料抗破碎的阻力。通常都用静载下测定的抗住压力的强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度来表示。其中抗压强度最大，抗剪强度次之，抗弯强度较小，抗拉强度最小。一般以固态废料的抗住压力的强度为标准来衡量：抗压强度大于250MPa的为坚硬固态废料；40--250MPa的为中硬固态废料；小于40MPa的为软固态废料。固态废料的机械强度与废物颗粒的粒度有关，粒度小的废物颗粒其宏观和微观裂缝比大粒度颗粒要少，因而机械强度较高。在需要破碎的废物当中，大多数都呈现脆性，废物在碎裂之前的塑性变形很小。但也有一些需要破碎的废物在常温下呈现较高的韧性和塑性，因此用传统的破碎方法难以将其破碎，在这种情况下就需要采取了特殊的破碎手段。例如，橡胶在压力作用下能产生较大的塑性变形却不断裂，但可利用它在低温时变脆的特性来有效地破碎。在实际工程中，鉴于固态废料的硬度在某些特定的程度上反映废物破碎的难易程度，因而可以用废物的硬度表示其可碎性。众所周知，矿物的硬度可按莫式硬度分为十级，其软硬排列顺序如下：(1)滑石，(2)石膏，(3)方解石，(4)萤石，(5)磷灰石；(6)长石，(7)石英I(8)黄玉石I(9)刚玉，(10)金刚石。各种固态废料的硬度可通过与这些矿物相比较来确定。1.2破碎方法1.2.1分类按介质分类：干式、半干式、湿式按能源分类：机械能、非机械能（低温、热力、减压及超声波）1.2.2机械能破碎目前大范围的应用的是机械能破碎，主要有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等方法。1.2.3破碎方法选择坚硬物料：挤压和冲击破碎等脆性物料：劈碎、冲击破碎等韧性：剪切、冲击、磨碎等其它特性：如冷变脆物料，采用低温破碎1.3破碎设备1.3.1颚式破碎机该类破碎机是一种古老的破碎设备（1858年），具有结构相对比较简单、工作可靠、制造容易、维修方便、适应范围广、进出料粒度范围大等优点，受到广泛应用。破碎原理是通过定颚与动颚间的挤压等作用而破碎的。1.3.1.1工作原理图简单摆动型颚式破碎机（PEJ）：该机由机架、工作机构、传动机构、保险装置等部分所组成。其中固定颚和动颚构成破碎腔。送人破碎腔中的废斗由于动颚被转动的偏心轴带动呈往复摆动而被挤压、破裂和弯曲破碎。当动颚离开固定颚时，破碎腔内下部已破碎到小于排料口的物料靠其自身重力从排料口排出，位于破碎腔上部的尚未充分压碎的料块当即下落一定距离，在动颚板下被破碎。（2）复杂摆动式（PEF）（3）比较：PEF较PEJ结构简单；PEF向上行程大，能够完全满足物料破碎时所需的破碎量，向下的行程能促进排料，生产能力高30%；行程大，磨损快1.3.1.2规格与生产能力PEJ（F）400600Q=Kq排口宽度可见，生产能力与排口（产品粒度）矛盾，可增加排口长度1.3.1.3特点与应用特点：结构相对比较简单、工作可靠、制造容易、维修方便、适应范围广、进出料粒度范围大应用：破碎强度及韧性高、腐蚀性强的废物；适于粗碎，亦可中、细碎（调1.3.2冲击式破碎机大多是旋转式，利用冲击作用而破碎的。原理是：物料给入破碎机，受到非常快速地旋转的转子猛烈冲击后，受到第一次破碎，然后从转子飞向坚硬的机壁（或加有冲撞板、刀等）受第二次破碎，同时会受到转子与底部筛板间的研磨作用。可见，在破碎机内，物料受到：锤头直接撞击、冲击板(固定)的反击作用、复合作用。1.3.2.1锤式破碎机（河南中矿重工设备集团公司生产）主要部件：锤子、筛板破碎原理：高速锤子的打击、锤子与筛板间的研磨作用；破碎物料小于筛孔尺寸时将透过筛板排出，大于筛板筛孔尺寸的粗粒被留在筛板上继续受到打击和研磨，最后通过筛板排出。上述破碎机均以高速度旋转，约为1000r／min，需要约为700kW的较大功率。结果是锤子、内壁、筛子都有很大的磨损，其中尤以锤子前端磨损最为严重。这样就使得锤式破碎机的维护工作变得特别的重要。需要经常更换锤子或在锤子上焊接耐磨材料以代替运行中磨去的金属，锤子通常由高锰钢或其他的合金钢制成，并且有各种各样的形式。这些都是考虑到其耐磨性质而设计的。若将锤子制成钩形，则也可对金属切屑类物质施加剪切、撕拉等作用而将其破碎。可逆式单转子锤式破碎机的转子交替向两个相反的方向旋转，使衬板、筛板与锤子的耐磨程度及工作寿命几乎提高一倍。实例1：BJD普通锤击式破碎机（教材P56）实例2：HammerMills(教材P57)1.3.2.2反击式破碎机冲击式破碎机大多是旋转式的，都是利用冲击作用进行破碎，这与锤式破碎机很相似，但其锤子数要少很多，一般为两个到四个不等。工作原理是：给入破碎机的物料，被绕中心轴以25～40m／S的速度非常快速地旋转的转子猛烈冲撞后，受到第一次破碎；然后物料从转子获得能量高速飞向坚硬的机壁，受到第二次破碎；在冲击过程中弹回的物料再次被转子击碎；难于破碎的物料，被转子和固定板挟持而剪断，破碎产品由下部排出。当要求的破碎产品粒度为40mm时，此时足以达到目的，而若要求粒度更小如20mm时，接下来还需经锤子与研磨板的作用，进一步细化物料，其间空隙远小于冲击板与锤子之间的空隙，若底部再设有筛子，可更有效地控制出料尺寸冲击板与锤子之间的距离，以及冲击板倾斜度是能调节的。合理布置冲击板，使破碎物存在于破碎循环中，直至其充分破碎，而能通过锤子与板间空隙或箅筛筛孔，排出机外。冲击式破碎机具有破碎比大、适应能力强、构造简单、外观尺寸小、操作便捷、易于维护等特点。适用于破碎中等硬度、软质、脆性、韧性及纤维状等多种固态废料。1.3.3剪切式破碎机剪切式破碎机无疑是以剪切作用为主的破碎机，通过固定刀和可动刀之间的啮合作用，将固态废料破碎成适宜的形状和尺寸。剪切式破碎机很适合破碎低二氧化硅含量的松散物料。最简单的剪切式破碎机就像一组成直线状安装在枢轴上的剪刀一样，它们都向上开口。另外一种是在转子上布置刀片，可以是旋转刀片与定子刀片组合，也可以是反向旋转的刀片组合。两种情况下，都必须有机械措施阻止在万一发生堵塞时所会造成的损害。通常由一负荷传感器检验测试超压与否，必要时使刀片自动反转。剪切式破碎机属于低速破碎机，转速一般为20～60r／min。不管物料是软的还是硬的，有无弹性，破碎总是发生在切割边之间。刀片宽度或旋转剪切破碎机的齿面宽度(约为0．1mm)决定了物料尺寸减小的程度。若 物料黏附于刀片上时，破碎不能充分进行。为了确认和保证纺织品类或城市固态废料中 体积非常庞大的废物能快速地供料，能够正常的使用水压等方法，将其强制供向切割区域。 实践经验表明，最好在剪切破碎机运行前，人工去除坚硬的大块物体如金属块、 轮胎及其他的不可破碎物，这样可有效地确保系统正常运行。 目前被普遍的使用的剪切破碎机主要有Von Roll 型往复剪切式破碎机(图4— 10)、Linclemann 型剪切式破碎机(图4.11)、旋转剪切式破碎机(图4—12)等。 （1）VonRO11 型往复剪切式破碎机 主要特征：该机是由装配在横梁上的可动机架和固定框架构成。在框架下面 连接着轴，往复刀和固定刀交错排列。当呈开口状态时，从侧面看上去，往复刀 与固定刀呈V 字形。庞大废物由上方给入，当V 字形闭合时，废物被挤压破碎。 虽然驱动速度慢，但驱动力很大。当破碎阻力超过最大值时，破碎机自然开启， 避免损坏刀具。其处理量为80-150m /h（因废物种类而异），剪切尺寸为300mm。剪切普通钢废物时厚度达200mm。 （2）Lindemann 型剪切式破碎机 该机借助预压机压缩盖的闭合将废物压碎，然后再经剪切机剪断，剪切长度 可由推杆控制。 （3）旋转剪切式破碎机 废物给入料斗，被夹在旋转刀和固定刀之间的间隙内而被剪切破碎，破碎产 品下落经筛风排出机外。 1.3.4 辊式破碎机 按辊子晶特点可分为光辊破碎机和齿辊破碎机两种。光辊破碎机的辊子表面 光滑，靠压挤破碎兼有研磨作用，用于硬度较大的固态废料的中碎和细碎。齿辊 破碎机辊子表面带有齿牙，主要破碎形式是劈碎,用于破碎脆性和含泥粘性废物。 齿辊破碎机按齿辊数目又可分为单齿辊和双齿辊破碎机两种(图3—17)。 辊式破碎机的特点：辊式破碎机的特点是能耗低、产品过度粉碎程度小，构 造简单，工作可靠等。 1.3.5 1.3.5.1分类：按介质分为球、棒、自磨；干磨、湿磨 1.3.5.2 球磨工作原理 球磨机主要由圆柱形简体、端盖、中空轴颈、轴承和传动大齿圈等部件组成。 筒体内装有直径为25—150mm锕球，其装入量为整个筒体有效容积的25—50％。 筒体内壁敷设有衬板，除防止筒体磨损外，兼有提升钢球的作用。筒体两端的中 空轴颈有两个作用：一是起轴颈的支承作用，使球磨机全部重量经中空轴颈传给 轴承和机座，二是起给料和排料的漏斗作用。电动机通过联轴器和小齿轮带动大 齿圈和筒体缓缓转动。当简体转动时，在摩擦力、离心力和衬板共同作用下，钢 球和物料被衬板提升。当提升到一定高度后，在钢球和物料本身重力作用下，产 生自由泻落和抛落(图3—19)，从而对筒体内底脚区内的物料产生冲击和研磨作 用，使物料粉碎。物料达到磨碎细度要求后，由风机抽出。 1.3.5.3 球磨机的应用 磨碎在固态废料处理与利用中占有主体地位。对于矿业废物和工业废物尤其 是这样。例如，在煤矸石生产水泥、砖瓦、矸石棉、化肥和提取化工原料等，在 碗铁矿烧渣炼铁制造球团，回收有色金属、制造铁粉和化工原料、生产铸石等， 电石渣生产水泥、砖瓦、回收化工原料等，钢渣生产水泥、砖瓦、化肥、溶剂等 等过程不能离开球磨机对固态废料的磨碎。 第二节 筛分与分级 概述 目的 工艺需要：分选对粒度的工艺技术要求：浮选、重力分选常规工艺；强化工艺 粒度均匀、避免过粉碎，及时获得合格粒度的物料粒度表达方法 直径表达法：m-mm-um-nm 筛析表达方法：物料中能通过某一筛孔的百分数，筛孔可用尺寸表示，也可 用目数(mesh，1 英寸长度上筛孔的数量，对于－200 目标准筛，筛孔尺寸为 0.074mm)表示，如－20mm占80%、－200 目90%。 测定方法：直接测长、筛析、水析、激光衍射、电子显微镜 2.1 筛分原理与设备 2.1.1 筛分原理 筛分原理筛分是利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛 孔的粗粒物料留在筛面上，完成粗、细粒物料分离的过程。该分离过程可看作是 物料分层和细粒透筛两个阶段组成的。物料分层是完成分离的条件，细粒透筛是 分离的目的。 为了使粗细物料通过筛面而分离，必须使物料和筛面之间具有适当的相对运 动，使筛面上的物料层处于松散状态，即按颗粒大小分层，形成粗粒位于上层、 细粒处于下层的规则排列，细粒到达筛面并透过筛孔。同时，物料和筛面的相对 运动还可使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔，以利于细粒透过筛孔。细粒透筛时，尽 管粒度都小于筛孔，但它们透筛的难易程度却不同。粒度小于筛孔尺寸3／4