风力分选 风选原理：以空气为分选介质，气流将轻物料向上带走或水平带向较远的地方，重物料沉降或抛出较近距离。通常称为“竖向气流分选”和“水平气流分选”。 风选过程： 分离出具有低密度、空气阻力大的轻质部分（提取物）和具有高密度、空气阻力小的重质部分（排出物）； 再进一步将轻颗粒从气流中分离出来，常采用旋流器完成,与除尘原理相似。 颗粒在空气中的沉降末速为 式中：d－颗粒直径；ρs －颗粒密度；ρc空气密度； g－重力加速度；ψ－阻力系数。 风力分级：当颗粒粒度一定时，密度大的颗粒V0大，可分离不 同密度颗粒；当颗粒密度相同时，直径大的颗粒V0大，可分离 不同粒度的颗粒。 等降粒子与等降比 由于物体的自由沉降末速与物体的密度、粒度和形状都紧密关联，当密度不同的物体在同一介质中沉降时，必然产生密度大的小颗粒和密度小的大颗粒具有相同沉降末速的情况，由此产生了等降粒子（颗粒）的概念。 等降粒子（颗粒）：密度不同且粒度不同而具有相同自由沉降末速的粒子。 等降比：等降粒子中密度小的颗粒粒度(dr1)与密度大的颗粒粒度(dr2)的比值，以e0表示。 由等降比的概念和公式 可知 等降比 e0 与三个因素相关： 等降比将随两种颗粒的密度差（ - ）的增大而增大 等降比是阻力系数的函数（阻力系数与介质密度、物料的密度、形状有关）。 理论与实践都表明，等降比将随颗粒粒度变小而减小。 风选前需将废物进行窄分级，或经破碎使粒度均匀，按密度差异进行分选。 风选中应用上升气流 空气阻力，R 有效重力，G0 气流速度，ua 沉降速度，v0 固体颗粒实际沉降速度v=v0-ua据此风力可以缩短颗粒到达沉降末速的时间和距离，因此能利用上升气流进行分选。 当v0ua时，v0， 颗粒向下做沉降运动； 当v0=ua时，v=0， 颗粒做悬浮运动； 当v0ua时，v0， 颗粒向上作漂浮运动。 因此，可经过控制上升气流速度，控制固态废料中不同密度颗粒的运动状态，使有的颗粒上浮，有的下沉，从而将这些不同密度的固体颗粒加以分离。 α 气流速度，ua 沉降速度，v0 固体颗粒的实际运动方向： 在ua一定时，对窄级别固体颗粒，其密度ρs越大，沉降距离离出发点越近。沿着气流运动方向，获得的固体颗粒的密度逐渐减小。 因此，经过控制水平气流速度，就可控制不同密度颗粒的沉降位置，从而有效的分离不同密度的固体颗粒。 风选中应用水平气流 风选设备 卧式风力分选机。 当分选城市垃圾时，水平气流速度5m/s。 优点：构造简单，维修方便； 缺点：分选精度不高 立式风力分选机。 卧式相比，上升气流的速度大，分选过程长，故分选精度高。 该机从侧面水平送风，固态废料经破碎机破碎和滚筒筛筛分使其粒度均匀后，定量给入机内，当废物在机内下落时，被鼓风机鼓入的水平气流吹散，固态废料中各种组分沿着不同运动轨迹分别落入重质组分、中重质组分和轻质组分收集槽中。当分选城市生活垃圾时，水平气流分选机的最佳风速为20m/s。 卧式风力分选机(水平气流分选机） 经破碎后的城市生活垃圾从中部给入风力分选机，物料在上升气流作用下，垃圾中各组分按密度进行分离，重质组分从底部排出，轻质组分从顶部排出，经旋风分离器进行气固分离。 立式风力分选机（上升气流分选机） 比磁化系数 可用于城市垃圾焚烧厂焚烧灰以及堆肥厂产品中铝、铁、铜、锌等金属的提取与回收。 磁 选 磁选是利用固态废料中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的一种处理方法。磁选过程是将固态废料输入磁选机后，磁性颗粒在不均匀磁场作用下被磁化，从而受磁场吸引力的作用，使磁性颗粒吸在圆筒上，并随圆筒进入排料端排出；非磁性颗粒由于所受的磁场作用力很小，仍留在废物中而被排出。 实现磁选的必要条件 磁性颗粒分离的必要条件是磁性颗粒所受的磁力必须大于与它方向相反的机械力的合力，即F磁ΣF机。该式不仅说明了不同磁性颗粒的分离条件，同时也说明了磁选的实质，即磁选是利用磁力与机械力对不同磁性颗粒的不同作用而实现的。 磁选机磁场 磁体周围的空间存在着磁场。磁场的基本性质就是它对给入其中的磁体产生的磁力作用。因此，在磁选机能使磁体产生磁力作用的空间，称为磁选机的磁场。磁场可分为均匀磁场和非均匀磁场两种。 均匀磁场中各点的磁场强度大小相等，方向一致。非均匀磁场中各点的磁场强度大小和方向都是变化的。磁场的非均匀性可用磁场梯度来表示。 固态废料中各种物质磁性分类 强磁性物质：其比磁化系数x038×10-6m3/kg，在弱磁场磁选机中可分离出这类物质。 弱磁性物质：其比磁化系数x0=（0.19-7.5）×10-6m3/kg，可在强磁场磁选机中回收。 非磁性物质：其比磁化系数x00.19×10-6m3/kg，在磁选机中可与磁性物质分离。 磁选过程 常用磁选机 1、磁力滚筒 2、吸持型磁选机 3、悬吸型磁选机 4、湿式永磁圆筒式磁选机 磁力滚筒 又称磁滑轮，主要由磁滚筒和输送皮带组成。磁滚筒有永磁滚筒和电磁滚筒两种。用在工业固废或城市垃圾的破碎设备或焚烧炉前，出去废物中的铁器，防止损坏破碎设备或焚烧炉。 悬吸型磁选机 一般式除铁器：通过传送带将废物颗粒输送穿过有较大梯度的磁场。为间断式工作，通过切断电磁铁的电流排出铁物。铁物数量少时。 带式除铁器：持续工作式，铁物数量较多时适用。 湿式永磁圆筒式磁选机 分为顺流型和逆流型两种形式，常用的为逆流型。 顺流型磁选机的给料方向和圆筒的旋转方向或磁性产品的移动方向一致 。 逆流型则正好相反，一般适用于粒度小于0.6mm的强磁性颗粒的回收及从钢铁冶炼排出的含铁尘泥和氧化铁皮中回收铁。 概念：利用磁流体为分选介质，在磁场或磁场和电场的联合作用下产生“加重”作用，按固态废料中各组分的磁性和密度的差异和磁性、导电性和密度的差异，使不同组分分离的过程。 固态废料处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 固态废料的分选 固 体废物 磁力分选 磁 流 体 能够在磁场或磁场和电场联合作用下磁化，呈现似加重现象，对颗粒产生磁浮力作用的稳定分散液。 磁铁矿胶体微粒 油基磁流体 水基磁流体 铁磁性胶悬浮液 顺磁性盐溶液 Fe、Mn、Ni、Co盐的水溶液 MnCl2、 Mn(NO3)2水溶液 较理想 FeSO4 、MnSO4 、CoSO4（硫酸盐类）价格便宜 粉碎法 水溶液—吸附有机相法 概念：利用磁流体为分选介质，在磁场或磁场和电场的联合作用下产生“加重”作用，按固态废料中各组分的磁性和密度的差异和磁性、导电性和密度的差异，使不同组分分离的过程。 磁流体分选类型 磁流体分选有磁流体动力分选和磁流体静力分选两大类。通常，要求分离精度高时，采用静力分选；固态废料中各组分间电导率差异大时，采用动力分选。 两种分选方法的比较 磁流体动力分选 磁流体静力分选 筛孔形状 孔形 圆形 方形 长方形 K值 0.7 0.9 1.2-1.7 （板条状取大值） 不同形状筛孔尺寸与筛下产品最大粒度的关系按下式计算： 式中： a－筛孔尺寸（mm）； K－系数（与筛孔形状有关，可根据要求选择） 筛孔尺寸 筛孔尺寸的选择取决于筛分的目的和要求； 希望筛上产物中含小于筛孔的细粒尽量少，则选较大筛孔。 希望筛下产物中尽可能不含大于规定尺寸的粒子，则以规定粒度为筛孔 。 ?筛子的运动状况 筛子有两大类，筛分效率差别较大 固定式：E=50-60% 运动式 转筒式：E=60%； 摇动式：E=70-80% 振动式：E=90%以上 同一种运动筛，E也受其运动强度的影响。 ? 筛子的长度和宽度 宽度：影响生产率； 长度：影响筛分效率； 宽：长＝1：2.5～1：3为宜 筛面的倾角 筛面基本上都是倾斜安装的，所以，能让颗粒通过的筛孔面积只是筛孔的水平投影： 可见：筛面的倾角越大，水平投影越小，颗粒所受阻力越大 一般： 15o～25o，振动筛的倾角为0o～25o，固定棒条筛的倾角为40o～45o。 单个颗粒透过倾斜筛面的筛孔示意图 主要有3点: 要连续，均匀给料： 确保稳定的工作状态。 要控制给料量：过大，易堆积，难松散；过小，处理能力降低。 要及时清理和维修筛面：确保正常的筛分效果。 c. 操作条件的影响 固定筛 筛分物料时，筛面固定不动的筛分设备。筛面由许多平行排列的筛条组成，可以水平或倾斜安装。 （1）棒条筛：由平行排列的棒条组成，筛孔尺寸为筛下粒度的1.1~1.2倍（一般不小于50mm），棒条宽度应大于固态废料中最大块块度的2.5倍。适于筛分粒度大于50mm的粗粒废物，主要用在初碎和中碎之前，安装倾角一般为30~35°。 （2）格筛：由纵横排列的格条组成，一般安装在粗碎机之前，以保证入料块度适宜。 亦叫转筒筛，筛面为带孔的圆柱形筒体或截头的圆锥体。筛网一般为冲击板。安装倾角3～5°。 物料在滚筒筛中的运动有三种状态： （1）沉落状态：颗粒被圆周运动带起，滚落到向上运动的颗粒层表面。 （2）抛落状态：筛筒转速足够高时，颗粒沿筒壁上升，沿抛物线）离心状态：转速进一步提高，颗粒附着在筒壁上不再落下，此转速称为临界转速。 物料处于抛落状态时效果最佳，一般，物料在筒内滞留25~30S，转速5~6r/min时筛分效率最佳。 滚筒筛 振动方向与筛面垂直或近似垂直，振动次数600~3600r/min，振幅0.5~1.5mm。物料在筛面上发生离析现象，密度大而粒度小的颗粒穿过密度小而粒度大的颗粒间隙，进入下层到达筛面，大大有利于筛分的进行。安装倾角一般控制在8~40°之间。 （1）惯性振动筛 （2）共振筛 振动筛 通过由不平衡的旋转所产生的离心惯性力使筛箱产生振动的一种筛子。由于筛面作强烈的振动 ，消除了堵塞筛孔的现象，有利于湿物料的筛分。适用于0.1~0.15mm的粗、中、细粒废物的筛分。还可用作脱水振动和脱泥筛分。 惯性振动筛构造及工作原理图 (a ) 振动筛构造图； (b)工作原理图 惯性振动筛 利用连杆上装有弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在共振状态下进行筛分的。 优点：解决能力大，筛分效率高、耗电少以及结构紧凑 缺点：工艺复杂、机体重大、橡胶弹簧易老化。 共振筛构造及工作原理图 1、上筛箱2、下机体3、传动装置4、共振弹簧5、板簧6、支撑弹簧 共振筛 （1）重力分选的概念 重力分选是根据固态废料中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中利用重力、介质动力和机械力的作用，使颗粒群产生松散分层和迁移分离，从而得到不同密度产品的分选过程，简称重选。 密度差异(density variations) 所有的物质都存在密度差异，但密度差异的大小决定其分选的难易程度，通常用两种物质在介质中的有效密度比值的大小确定。 等降比e= 式中：ρ2－重矿物的密度；ρ1－轻矿物的密度；ρ－介质的密度 一般有： e 5 5～2.5 2.5～1.75 1.75～1.5 1.5～1.25 1.25 难易程度 极易 容易 较易 较难 困难 极难 物质间密度差异越大，分选越易 介质密度越大，分选越易。（这是重介质分选的基础） 运动介质(moving medium) 介质：两种类型 水、重液、悬浮液 （湿式重选） 空气 （干式重选） 运动介质：介质处于运动之中。 重力分选过程的共同工艺条件 固体废物中颗粒间必须存在密度差异； 分选过程都是在运动介质中进行的； 在重力、介质动力及机械力的综合作用下，使颗粒群松散并按密度分层； 分层物料在运动介质流的推动下互相迁移，彼此分离，并获得不同密度的产品。 也可以概括为：具有密度差异的组分→运动介质→分散→沉降→分层→分离。 重力分选分类 按介质不同重力分选分为： 重介质分选 风力分选 跳汰分选 摇床分选 惯性分选 重介质分选 基本原理 重介质 分选设备 分选流程 重介质分选的优缺点 （1）基本原理 重介质分选是在密度较大的介质中，使物料按密度分选的一种分选方法 即： ρL＜ρc＜ρw L、c、w分别为轻、中、重物料。 重介质分选在理论上是应该是真正按密度进行分选的。 （2）重介质(heavy medium) 重液 密度较高的有机溶液和无机盐溶液（表） 重液是均质液体，稳定性好，但来源少，价格贵， 一般用于实验室进行重液分析，测定原料的密度组成。 重悬浮液 是由各种磨细的固体颗粒与水组成的混合物； 是一种非均质的两相体系，稳定性差，但来源广，价格低廉，无毒，易回收，广泛用于工业上的重介质分选过程。 悬浮液中的固体颗粒又叫加重质。 常用重液 名称 化学成分 密度 (g/cm3) 溶液最大密度 (g/cm3) 溶剂 氯化钙 氯化锌 三溴甲烷 四溴乙烷 二碘甲烷 碘化汞钡 丙二酸铋蚁酸铊 CaCl2 ZnCl2 CHBr3 C2H2Br4 CH2I2 HgI2+BaI2 CH2(COOTl)2+HCOOTl 2.15 2.91 2.9 2.97 3.33 3.65 4.25 1.3 2.07 2.9 2.97 3.33 3.65 4.25 水 水 四氯化碳等 四氯化碳等 四氯化碳等 水 水 常用加重质 主要有两种 硅铁：含Si 13～18％，磁性强，以喷雾硅铁为佳； 磁铁矿（Fe3O4） ：价廉, 介质密度不高时采用，也可与硅铁混用，以降低成本。 （3）分选设备 鼓形重介质分选机，深槽式，浅槽式，振动式，离心式分选机。 常用的鼓形重介质适于分离力度较大（40-60mm）的固体废物 （4）重介质分选的优缺点 优点 分选指标高，解决能力大；（按密度差异分选，粒度和形状影响小） 分选粒度范围宽，分选流程简单；（无须分级入选） 设备构造简单，操作容易 缺点 重介质的制备，回收，再生系统复杂 设备磨损快（重介质密度、浓度大） 跳汰分选 概念 跳汰分选是利用跳汰机产生交变水流，使物料在松散和沉降过程中按密度分层进而分离的一种重选方法。 分选原理及过程 物料给入→在上升水流作用下松散→在下降水流中沉降→在交变作用下分层→分别排出 ； 物料在交变水流中的分层过程见下图 。 物料颗粒在跳汰时的分层过程（a）分层前颗粒混杂堆积；（b）上升水流将床层抬起；（c）颗粒在水中沉降分层；（d）下降水流使床层紧密，重颗粒进入底层 跳汰分选设备——跳汰机 跳汰机主要按水流运动方式分为两类 。 隔膜跳汰机：通过偏心连杆机构带动橡胶隔膜往复运动，以推动水流脉冲。 无活塞跳汰机：采用压缩空气推动水流脉动。 跳汰中推动水流的形式 a. 隔膜鼓动； b.空气鼓动 破碎比 概念 固态废料破碎前、后粒度的比值。 破碎比的表示方法 物料破碎前后的粒度都不是均一的，所以破碎比有几种表示方法。 破碎比的表示方法 用破碎前后的最大粒度的比值表示——极限破碎比 用破碎前后的平均粒度的比值表示——真实破碎比 破碎段 因为 破碎机所能达到的破碎比受很多因素限制（一般i=3～30） 固态废料的破碎粒度又是根据需要确定的。 所以 当要求的破碎比大于所适用破碎机的破碎比时，就需要2段以上的破碎； 则一次破碎即为一个破碎段，或叫一段破碎。 对于二段以上的破碎，其破碎比为各段破碎比的乘积 确定破碎段的原则 原料的最大粒度：粒度越大，破碎段越多； 要求的最终破碎产物的粒度：粒度越小，破碎段越多； 各破碎段能达到的破碎比：各段破碎比越大，破碎段越少 处理厂的规模：规模越大，破碎段越多 总的要求 在满足总破碎比的前提下，应尽量选用合适的破碎机械以减少破碎段数；因为，段数越多，流程复杂，管理复杂，投资、生产成本均高。 例：D＝1200 d＝10 已知：颚式破碎机i=3～5 辊式破碎机I=8～18 可采用三段破碎： 4×4×8＝128＞120 破碎的基本工艺流程图 (a)单纯破碎 (b)带预先筛分破碎工艺；(c)带检查筛分破碎工艺； (d)带预先筛分和检查筛分 的破碎工艺 属于挤压型破碎机，广泛应用于冶金、建材和化学工业部门，适于坚硬和中硬废物的破碎。 主要用于破碎中等硬度且腐蚀性弱、体积较大的废物 还可用于破碎含水份及含油质的有机物、纤维结构物质、弹性和韧性较强的木块、石棉水泥废料，以及回收石棉纤维和金属切屑等 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 适用于处理松散状态的废物，也适用于切碎强度较小的可燃性废物 可用于脆性或黏性较大的废物，也可用于堆肥物料的破碎 对废物进行最后一段粉碎，使其中各种成分单体分离，为下一步分选创造条件 颚式破碎机：属于挤压型破碎机，广泛应用于冶金、建材和化学工业部门，适于坚硬和中硬废物的破碎。 锤式破碎机：主要用于破碎中等硬度且腐蚀性弱、体积较大的废物，还可用于破碎含水份及含油质的有机物、纤维结构物质、弹性和韧性较强的木块、石棉水泥废料，一级回收石棉纤维和金属切屑等 冲击式破碎机：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。 剪切式破碎机适用于处理松散状态的废物，也适用于切碎强度较小的可燃性废物 辊式破碎机可用于脆性或黏性较大的废物，也可用于堆肥物料的破碎。 粉磨机 低温破碎 概念：利用某些固态废料低温变脆性能或不同物质脆化湿度的差异进行低温脆化而后破碎的技术。 致冷剂：液氮 破碎对象：钢丝胶管，汽车轮胎，塑料或橡胶包覆的电线电缆，废家用电器等复合制品。 低温破碎的一般流程 湿式破碎机 半湿式破碎 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，然后通过不同筛孔加以分离的过程。 由于该过程是在半湿状态下，通过兼有选择性破碎和筛分两种功能的装置中实现的，因此，该装置称为半湿式选择性破碎分选机。 半湿式选择性破碎分选 半湿式选择性破碎机分三段处理 第一段：冲击式破碎＋筛分，破碎脆性

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