1、第十章 固态废料的预处理,一 固态废料的压实二 固态废料的破碎三 固态废料的分选,Pre-treatment for solid wastes,一 固态废料的压实（压缩）,1 压实的定义及原理 定义：在外力作用下紧压固体废弃物，使之减小体积增大容重，便于储存、运输及后续处理的过程。 原理：消耗机械能，减少固态废料空隙率，增加容重。,（1）压实过程中： A 随着初始容重的增加，压强对容重的影响减少。 B 极限容重存在（超过时，压力上升容重也不会增加） C 如果不可无限压缩，压缩比一般为3-5（若同时使用破碎技术，可使压缩比增加到5-10：1） 压缩比：固态废料经压实处理后，体积减小的程度。,2 性质,（2）可塑性好的固体废弃物适合压实，弹性好的固体废弃物不适于压实。,3 固态废料压实程度的度量,（1）空隙比与空隙率,固体颗粒体积（包括水分）,空隙体积,固态废料的表观体积,（2）湿密度与干密度,其中：,固态废料总质量 固体颗粒质量 水分质量,（3）体积减小百分比,压实后废物的体积压实前废物的体积,（4）压缩比与压缩倍数,（1）固定式压实设备 各种家用小型压实器 废物收集车上配备的压实器 中

  2、转站配置的专用压实机,4 压实设备：,按操作情况划分，分为固定式和移动式两大类。,（2）移动式压实设备 大多数都用在填埋场压实所填埋的废物,1 破碎的基础理论 2 破碎机及工作原理3 低温破碎 4 湿式破碎与半湿式破碎,二 固态废料的破碎,固态废料的破碎,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。,磨碎：小块废物颗粒分裂成细粉的过程。,（一） 破碎的基础理论,1 破碎的目的,（1）原来不均匀的固态废料经破碎或粉磨之后容易均匀一致，防止粗大、锋利的废物损坏分选、焚烧、热解等设备或炉腔，提高压缩、焚烧、热解等作业的稳定性和处理效率。 （2）废物粉碎后，容量减少，便于压缩、运输、贮存以及高密度填埋，提高复土作业效率。 （3）固态废料破碎后，原来的组合物分离成单体，便于分选、拣回有价值的材料，为固态废料的进一步加工和资源化作准备。,2 固态废料的机械强度和破碎方法,（1）固态废料的机械强度 定义：指固态废料抗破碎的阻力。 一般以固态废料的抗住压力的强度为标准来衡量固态废料的机械强度： 坚硬固态废料：抗压强度250MPa 中硬固态废料：抗压强度为40-250MPa 软固体

  3、废物: 抗压强度40MPa,固废的机械强度与其颗粒的粒度有关，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。,固态废料的硬度：指固态废料抵抗外力机械侵入的能力。,在实际工程中，用废物的硬度表示其可碎性。 固态废料的硬度能反映废物破碎的难易程度。,一般硬度越大的固态废料，其破碎难度越大。,1）对照矿物硬度确定。 矿物的硬度可按莫氏硬度分为十级，其软硬排列顺序如下： 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。 各种固态废料的硬度可通过与这些矿物相比较来确定。,固态废料硬度的表示方法：2种,2）按废物破碎时的性状确定。按废物在破碎时的性状，固态废料可分为最坚硬物料、坚硬物料、中硬物料和软质物料四种（见下表）。,软质物料石棉矿石膏矿板石软质石膏板烟煤褐煤粘土,中硬物料石灰石白云石砂石泥灰石岩盐,坚硬物料铁矿石金属矿石电石矿渣烧结产品韧性化工原料,最坚硬物料花岗岩刚玉碳化硅硬质熟料烧结镁砂,（2）破碎方法干式、湿式、半湿式（后两种兼有分级分选，通常破碎是指干式破碎）,机械能破碎的方法,（1）坚硬固态废料挤压破碎和冲击破碎 （2）韧性固态废料剪切破

  4、碎和冲击破碎 或剪切破碎和磨碎 （3）脆性固态废料劈碎、冲击破碎,破碎机：由两种或两种以上的破碎方法联合作用,破碎方法的选择视固态废料的机械强度而定：,3 破碎效果指标,（1）破碎比： 定义：破碎前和破碎后颗粒尺寸的比值 表征废物被破碎的程度,计算方式： 1）极限破碎比：,工程设计中常被采用。根据最大物料直径来选择破碎机给料口的宽度。,2）真实破碎比：,科研和理论研究中常被采用，能较真实地反映废物的破碎程度。,一般破碎机的平均破碎比在330之间。磨碎机破碎比可达40400以上。,破碎比不大，一段破碎即可； 入料要求细，破碎比大（如浮选、磁选等），对固态废料要进行多次(段)破碎，对固态废料进行多次(段)破碎，其总破碎比等于各段破碎比(i1，i2，in)的乘积，即： i=i1i2i3in,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。,固态废料每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎段。,（2）破碎段：,为避免破碎机械的过度磨损，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7.62 cm; 第二级破碎减小到2.54

  5、cm; 第三级减小到0.32 cm。,4 破碎流程 根据固态废料的性质、颗粒大小、要求达到的破碎比和选用的破碎机类型，每段破碎流程可以有不同的组合方式，其基本的工艺流程如下图：,（二） 破碎机及工作原理,选择破碎机类型时，必须考虑下列因素： 1）所需要的破碎能力； 2）固态废料的性质（如破碎特性、硬度、密度、形状、含水率等）和颗粒的大小； 3）对破碎产品粒径大小、粒度组成、形状的要求； 4）供料方式； 5）安装操作场所情况。,1 颚式破碎机 属于挤压型破碎机械，是一种古老的破碎设备，但由于构造简单、工作可靠、制造容易、维修方便，因而至今仍大范围的应用于冶金、建材和化学工业部门。 适用对象：破碎强度及韧性高、腐蚀性强的废物。,简摆颚式破碎机工作原理示意图,简单摆动型颚式破碎机,复杂摆动型颚式破碎机,工作原理：利用快速旋转的锤片对物料进行猛烈而迅速的冲击破碎的。 适用对象：中等硬度且腐蚀性弱、体积较大的固态废料；含水分及油质的有机物、纤维结构物质、弹性和韧性较强的木块、石棉水泥废料、回收石棉纤维和金属切屑等。,2 锤式破碎机（最普通的一种工业破碎设备),按转子数目,单转子锤式破碎机(只有一

  6、个转子),双转子锤式破碎机(有两个做相对运动回转的转子),可逆式(转子可两个方向转动)目前应用最多,不可逆式(转子只能一个方向转动),a）不可逆式,b）可逆式,单转子锤式破碎机的示意图,进料,进料,锤子区,用于破碎固态废料的锤式破碎机,a）BJD普通锤式破碎机,b) BJD型破碎金属切屑锤式破碎机,1) BJD锤式破碎机,适用对象：家具、电视机、电冰箱、洗衣机、厨具等大型废物,2）Hammer Mills式锤式破碎机,适用对象：废汽车等粗大废物,3）Novorotor型双转子锤式破碎机,3 冲击式破碎机,特点：破碎比大、适应性广、构造简单、外观尺寸小、操作便捷、易于维护。,工作原理：给入破碎机的物料块，被绕中心轴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，被转子和固定板夹持而剪断，破碎产品由下部排出。,适用对象：中硬、软、脆、韧性及纤维状等多种固态废料,a）Universa型,b）Hazemag型,冲击式破碎机的类型,4 剪切式破碎机,工作原理：通过固定刀和可动刀之间的齿合作用

  7、，将固态废料剪切成段或块。,适用对象：低二氧化硅含量的松散物料,可动刀：往复式刀、旋转式刀,常用的剪切式破碎机类型：,往复剪切式破碎机,旋转剪切式破碎机,5 辊式破碎机 辊式破碎机主要靠剪切和挤压作用。 特点：机能耗低、产品过粉碎程度小，构造简单，工作可靠,根据辊子的特点，可将辊式破碎机分为： （1）光辊破碎机：辊子表面十分光滑，最大的作用为挤压与研磨，可用于硬度较大的固态废料的中碎与细碎。 （2）齿辊破碎机：辊子表面有破碎齿牙，使其最大的作用为劈裂，可用于脆性或粘性较大的废物，也可用于堆肥物料的破碎。,a）双齿辊破碎机,b)单齿辊破碎机,工作原理： 当物料进入球磨机后，随着球磨机转速的增加，在摩擦力、离心力和衬板共同作用下，筒体内装的介质（钢球等）和被磨物料被衬板带动提升。当提升到一定高度后，介质和物料在本身重力作用下，产生自由泻落与抛落，从而对筒内底部的物料产生冲击、研磨和碾碎，当物料粒径达到磨细要求后排出。,6 球磨机,球磨机的结构和工作原理示意图,适合使用的范围：煤矸石生产水泥、制砖、矸石棉、 提取化工原料等；硫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等；电石渣和钢渣生产水泥、

  8、制砖、提取化工原料等作业。,原理：固态废料各组分物质在低温冷冻（-60-120）条件下易脆化，且脆化温度不同，其中某些物质易冷脆，另一些物质则不易冷脆。利用低温变脆的性能既可将一些废物有效地破碎，又可利用不一样的物质脆化温度的差异进一步进行选择性分选。,适用对象：常温难破碎的废物，如橡胶和塑料等,低温破碎与常温破碎相比： 动力消耗减到1/4以下 噪音约降低7dB 振动约减轻1/41/5,（三） 低温破碎,低温破碎工艺流程图,低温破碎的应用： （1）塑料的低温破碎（装置见下图）,（2）从混合物中回收金属的低温破碎,对2575mm大小的混合金属用锤碎机低温破碎： （-72，1min） 25mm以下产物中可回收97%的铜，100%的铝（不含锌） 25mm以上产物中可回收2.8%的铜，100%的锌（不含铝）,（3）废轮胎的低温破碎（装置见下图）,汽车轮胎低温破碎装置,低温破碎具有许多常温破碎所没有的优点： 1. 破碎后的同一种物料均匀，尺寸大体一致，形状好，便于分离利用。 2. 复合材料经过低温破碎后，分离性能好，资源回收率和回收的材质的纯度都比较高。 3. 对于极难破碎的并且塑性极高的氟塑料废物，采用液氮低温破碎，能轻松的获得碎块和粉末。,低温破碎的优点：,（四） 湿式破碎与半湿式破碎,1 湿式破碎： 湿式破碎是利用纸类在水力作用下的浆液化特性，基于回收城市垃圾中的大量纸类为目的而发展起来的。 通常将废物与制浆造纸结合起来。,含纸垃圾,湿式破碎机,湿式破碎把垃圾变成泥浆状，物料均匀，呈流态化操作，具有以下优点： 1变成均质浆状物，可按流体处理法处理。 2不会孳生蚊蝇和恶臭，符合卫生条件。 3不会产生噪声、发热和爆炸的危险性。 4脱水有机残渣，无论质量、粒度大小、水分等变化都小。 5在化学物质、纸和纸浆、矿物等处理中均可使用，能回收纸纤维、玻璃、铁和有色金属，剩余泥土等可作堆肥。,湿式破碎的优点,2 半湿式选择性破碎分选,原理：利用城市垃圾中各种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。,

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