环境与土木工程学院环境与土木工程学院杨杨艳艳娜娜2010.32010.3教学目的：使学生了解破碎的基础理论：掌握固体废物破碎常用设备的主要技术性能和适用范围。教学重点和难点：固体废物破碎常用设备的主要技术性能和适用范围。本章内容破碎的基本理论破碎设备及其特点特殊固体废物的破碎方法3.13.1复杂且不均匀、体积庞大是固体废物的特点。在许多情况下，减小最大颗粒尺寸对处理系统的可靠性都极为重要的。破碎（Crushing）：用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程。经破碎处理后，固体废物的性质改变，消除其中的较大空隙，使物料整体密度增加，并达到废物混合体更为均一的颗粒尺寸分布。固体废物破碎的目的固体废物破碎的目的为固体废物的分选提供所要求的入选粒度，以便有效地回收固体废物中的某种成分。使固体废物的比表面积增加，提高焚烧、热分解、熔融等作业的稳定性和热效率。为固体废物的下一步加工作准备，例如，煤矸石的制砖、制水泥等，都要求把煤石破碎和磨碎到一定粒度以下，以便进一步加工制备使用。先破碎再压实能提高压实效率，例如，对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。保护设备，防止粗大、锋利的固体废物损坏分选、焚烧和热解等设备。固体废物的机械强度固体废物的机械强度固体废物的机械强度是指固体废物抗破碎的阻力。通常用静载下测定的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度来表示。机械强度的表征(1)——抗压强度抗压强度（250MPa）坚硬固体废物（40-250MPa）中硬固体废物（40MPa）软固体废物破碎方法破碎方法机械能破碎是利用破碎工具(如破碎机的齿板、锤子、球磨机的钢球等)对固体废物施力而将其破碎的。非机械能破碎是利用电能、热能等对固体废物进行破碎的新方法，如低温破碎、热力破碎、减压破碎及超声破碎等。目前广泛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。根据固体废物的硬度来选择破碎方法10破碎方法的选择破碎方法的选择选择破碎方法时，需视固体废物的机械强度，特别是废物的硬度而定。对坚硬物采用挤压破碎和冲击破碎十分有效；对脆性废物则采用劈碎、冲击破碎为宜。一般破碎机都是由两种或两种以上的破碎方法联合作用对固体废物进行破碎的，例如压碎和折断、冲击破碎和磨碎等。注：物料的破碎难易程度不单与物质的机械强度有关，还与物质的韧性，即断裂前的变形能力有关。11破碎比破碎比在破碎过程中，原废物粒度与破碎后产物粒度的比值称为破碎比。破碎比表示废物粒度在破碎过程中减小的倍数，即表示废物被破碎的程度。破碎机的能量消耗和处理能力都与破碎有关。12破碎比的计算方法破碎比的计算方法极限破碎比：用废物破碎前的最大粒度(Dmax)与破碎后最大粒度(dmax)的比值来确定破碎比(i)，在工程设计中常被采用，以根据最大块直径来选择破碎机给料口宽度。max真实破碎比：用废物破碎前的平均粒度(Dcp)与破碎后平均粒度(dcp)的比值来确定破碎比(i)，能较真实地反映破碎程度，在科研及理论研究中常被采用。cp一般破碎机的线固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎段，若要求破碎比不大，一段破碎即可满足。但对固体废物的分选，例如，浮选、磁选、电选等工艺来说，由于要求的入选粒度很细，破碎比很大，往往需要把几台破碎机依次串联，或根据需要把破碎机和磨碎机依次串联。破碎段数是决定破碎工艺流程的基本指标，它主要决定破碎废物的原始粒度和最终粒度。破碎段数越多，破碎流程就越复杂，工程投资相应增加。破碎段破碎段14破碎流程破碎流程根据固体废物的性质、粒度大小，要求的破碎比和破碎机的类型，每段破碎流程可以有不同的组合方式。单纯的破碎流程具有流程和破碎机组合简单、操作控制方便、占地面积少等优点，但只适用于对破碎产品粒度要求不高的场合。带有预先筛分的破碎流程其特点是预先筛除废物中不需要破碎的细粒，相对地减少了进入破碎机的总给料量，同时有利于节能。带有检查筛分的后两种破碎流程。其特点是能够将破碎产物中一部分大于所要求的产品粒度颗粒分离出来，送回破碎机进行再破碎，因此，可获得全部符合粒度要求的产品。15破碎与筛分工艺的组合破碎与筛分工艺的组合163.23.2选择破碎机类型时，必须综合考虑下列因素：固体废物的性质(如破碎对形状、硬度、密度、形状、含水率等)和颗粒的大小；安装操作场所情况等。17颚式破碎机颚式破碎机((一一))简单摆动颚式破碎机简单摆动颚式破碎机简单摆动颚式破碎机主要由机架、工作机构、传动机构、保险装置等部分组成。工作原理：皮带轮带动偏心轴旋转时，偏心顶点牵动连杆上下运动。从而使动颚时而靠近定颚，时而又离开定颚。动颚靠近定额时就对破碎腔内的物料进行压碎、劈碎及折断。破碎后的物料在动颚后退时靠自重从破碎腔内落下。1819((二二))复杂摆动颚式破碎机复杂摆动颚式破碎机复杂摆动颚式破碎机与简单摆动颚式破碎机的区别是少了一根动颚悬挂的心轴，动颚与连杆合为一个部件，没有垂直连杆。可见，复杂摆动领式破碎机构造简单。但动颚的运动却较简单摆动颚式破碎机复杂，动颚在水平方向有摆动，同时在垂直方向也有运动，是一种复杂运动。复杂摆动颚式破碎机的优点是破碎比大(一般可达4-8、简摆型只能达3-6)，规格相同时，复摆型比简摆型破碎能力高20-30％。但动颚垂直行程长，磨损加剧。2021颚式破碎机及鄂板实物图颚式破碎机及鄂板实物图22颚式破碎的特点及应用颚式破碎的特点及应用颚式破碎机具有结构简单、坚固、维护方便、高度小、工作可靠等特点。在固体废物破碎处理中，适用于坚硬和中硬物料的破碎。（“吃硬不吃软”）例如，煤矸石作为沸腾炉燃料，制砖和水泥原料时的破碎等。既可用于粗碎，也可用于中、细碎。23锤式破碎机锤式破碎机锤式破碎机工作原理是固体废物自上部给料口给入机内，立即遭受高速旋转的锤于的打击、冲击、剪切、研磨等作用而被破碎。锤子以铰链方式装在各圆盘之间的销轴上。电动机带动主轴、圆盘、销轴及锤子一起以高速旋转。这些一起旋转的部件合称为转子。在转子的下部设有筛板，破碎物科中小于筛孔尺寸的细粒通过筛板排出；大于筛孔尺寸的细粒被阻留在筛板上并继续受到锤于的打击。2425锤式破碎机及锤子实物图锤式破碎机及锤子实物图26锤式破碎的特点及应用锤式破碎的特点及应用锤式破碎机以高速度旋转(约1000r／min)，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。锤子通常由高锰钢或其他的合金钢制成，并且有各种形式。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。锤式破碎饥主要用于破碎中等硬度且腐蚀性弱、体积较大的固体废物，还可用于破碎含水分及各油质的有机物、纤维结构物质、石棉水泥废料，及废家电、废汽车等。 27 冲击式破碎机 冲击式破碎机 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。但设有冲击板，物料被多次 破碎，效率更高。 ／s的速度高速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。 适用范围与锤式破碎机相同。28 29 剪切式破碎机 剪切式破碎机 剪切式破碎机是通过固定刀和可动刀(往复式刀或旋转式刀)之间的啮合作用，将固体废物切开或割裂适宜的形状和尺 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饥的齿面宽度(约为 0.1mm)决定了物料尺寸减小的程度。若物料附于刀片上时， 破碎不能充分进行。 剪切式破碎机适合破碎松软但粘性不大的物料。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。 30 31 辊式破碎机主要靠剪切和挤压作用。根据辊子的特点，可将辊式破碎机分为光辊破碎机和齿辊破碎机。光辊破碎机 的辊子表面光滑，主要作用为挤压与研磨、可用于硬度较 大的固体废物的中碎与细碎。而齿辊破碎机辊子表面有破 碎齿牙，使其主要作用为劈裂，可用于脆性或粘性较大的 废物，如堆肥物料的破碎。 辊式破碎机的特点是能耗低，构造简单，工作可靠等。但其运行时间长，破碎效果不如锤式破碎等高速破碎设备。 辊式破碎机 辊式破碎机 32 33 球磨机 球磨机 球磨机具有很高的破碎效率（破碎比可达400），通常是作为多段破碎的最后一步，在工业废物回收处理中得到了广泛的 应用。 球磨机由圆柱形筒体1、筒体两端端盖2、端盖轴承3和齿轮4组成。在筒体内装有钢球和被磨物料，其装入量为筒体有 效容积的25％-50％。筒体内壁设有衬板，它同时起到防止 简体磨损和提升钢球的作用。 当筒体转动时，钢球和破碎物料在摩擦力、离心力和衬板的共同作用下，被衬板带动提升，在升到一定高度后，由 于自身重力的作用使得钢球和物料产生自由泻落和抛落， 从而对筒体内底脚区的物料产生冲击和研磨作用，物料粒 径达到要求后由风机抽出。 34 35 磨介的运动状态 磨介的运动状态 物料在球磨机中，随着其转速的增加，钢球抛落点也提高，当速度增大到一定时，离心力大于钢球自身重力，此时铜 球即使升到顶点也不再落下，即达到临界速度。破碎的效 果反而不好。 36 球磨机的临界转速 球磨机的临界转速 cos30 整理得：顶点处为 重力与向心力的夹角， 筒体半径 筒体转速， 球磨机线速度， 态的临界条件为： 要防止磨介达到离心状 37 装球量的影响 装球量的影响 装球量和被磨物料总质量直接影响粉磨机的功率。装球少，效率低，这点很明显；但装球多却不会提高效率，因为内 层球容易产生干扰，因而也会降低效率，所以必须按照实 际要求来选择合理的装球量。 球磨机适用于可资源化程度较高的固态废料。通过对物料的粉磨，起到使其各种活性成分混合均匀的作用；同时制 造出粉末，增加物料比表面积，加速物料后处理化学反应 的速度。 38 33--3 低温破碎超声破碎 湿式破碎 半湿式破碎 39 低温破碎 低温破碎 对于常温下难以破碎的固态废料如汽车轮胎、包覆电线、家用电器等，可利用其低温变脆的性能而有效地 破碎。亦可利用不同的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。 低温破碎通常采用液氮作致冷剂。液氮具有致冷温度低、无毒、无爆炸危险等优点。但制备液氮需耗用大 量能源，故低温破碎的对象仅限于常温难破碎的废物， 如橡胶和塑料。 40 低温破碎 低温破碎的工艺流程 的工艺流程 41 低温破碎的应用 低温破碎的应用 塑料低温破碎：对塑料低温破碎的研究结果表明：各种塑料的脆化点聚氯乙烯为-5～-20、聚乙烯为 -95～-135、聚丙烯为0～-20 从有色金属混合物、废轮胎、包覆电线等废物中回收铜、铝及锌的低温破碎 汽车轮胎（废橡胶）的低温破碎42 超声破碎 超声破碎 由于超声波与声波一样是一种疏密的振动波，在传播过程中，介质的压力作交替变化。在负压区域，液体 中产生撕裂的力，并形成真空的气泡，产生空化。 当声压达到一定值时，气泡迅速增长，在正压区域气泡由于受到压力挤破灭、闭合。此时，液体间相互碰