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  固态废料的预处理第1节固态废料的压实一、概念与目的概念：通过外力加压于松散的固态废料，以缩小其体积，使固体废物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。目的：可增大容重、减少固态废料体积以便于装卸和运输，确保运输安全与卫生，降低运输成本；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。城市生活垃圾经高压压实处理时，由于过程的挤压和升温，可使垃圾中的BOD5从6000mg/L降至200mg/L，COD从8000mg/L降到150mg/L。大幅度的降低了腐化性；不再滋生昆虫等，可减少疾病传播与虫害，从而减轻了对环境的污染。国外采用垃圾高度压实成捆的处理工艺：生活垃圾→预压缩→金属铁丝网包紧→主压缩（160～200kgf/cm2，压缩比约1/5）→捆扎→沥青中浸渍约10秒进行沥青包覆→约一吨重的垃圾捆包→填埋。压缩捆包后填埋时更容易布料且均匀。将来场地沉降也较均匀，捆包填埋也大幅度减少了扬尘的危害。二、压实的原理

  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:

  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。ms为固态废料颗粒重；mm为固态废料总重，包括水分重；m水为固态废料中水分重。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。适于压实处理的主要是压缩性能大而复原性小的物质。木材、金属、玻璃、塑料块等本身已经很密实的固体或焦油、污泥等半固态废料不宜作压实处理。三、压实程度的度量空隙比与空隙率：与固废压实程度和密度成反比。湿密度与干密度：压实前后固废密度值及其变化率大小。体积减小百分比R为固废体积减小百分比；Vi为废物压缩前原始体积；Vf为废物压缩后最终体积。压缩比与压缩倍数压缩比：固废经压实处理后体积减小的程度；压缩倍数：固废经压实处理后体积压实的程度，工程应用；一般固废压缩倍数为3～5，若破碎后再压实可达5～10倍。四、压实设备类别：固定和移动固定式压实器：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置的专用压实机。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。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。五、压实器的选择第二节

  固态废料的破碎一.破碎的目的破碎：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：使小块固态废料颗粒分裂成细粉的过程。破碎的目的：使固态废料的容积减小，便于运输和贮存。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的某种成分。(资源化)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。(提高处理效率)为固态废料的下一步加工作准备。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。(填埋处置)

  防止粗大、锋利的固态废料损坏分选、焚烧和热解等设备。(设备防护)物料机械强度：固体废物抗破碎的阻力。由硬度、解理、韧性、物料结构缺陷等力学性质决定的综合指标；硬度：指固废抵抗外力机械侵入的能力(物料坚固性)；韧性：物料受外界的力的作用时表现出的抵抗性能(脆性、柔性..)；解理：物料在外力作用下沿一定方向破裂成光滑平面的性质（结晶物料特性）；结构缺陷：物料随粒度变小而强度增大，裂缝裂纹消失，力学均匀性增高，细磨更为困难。主要影响粗块物料破碎。破碎力二.影响破碎效果的因素通常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。抗住压力的强度抗剪强度抗弯强度抗拉强度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250MPa----坚硬固态废料；40-250MPa----中硬固态废料；40MPa----软固态废料。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。物料机械强度按废物破碎时的性状确定：最坚硬、坚硬、中硬和软质物料。按莫氏硬度选出10种标准矿物：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。各种固态废料的硬度可通过与这些矿物相比较来确定实际工程中，固态废料的硬度在某些特定的程度上反映被破碎的难易程度，因而可以用废物的硬度表示其可碎性。固态废料的硬度干式破碎按破碎固体物所用的外力(消耗能量的形式)可分为机械能破碎和非机械能破碎两类方法。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程。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。三、固态废料的破碎方法机械能破碎和非机械能破碎非机械能破碎是利用电能、热能等对固态废料进行破碎的新方法，如低温破碎、热力破碎、减压破碎及超声破碎等。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)对固态废料施力而将其破碎的。主要有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等方法。目前大范围的应用的是机械能破碎。(a)压碎(b)劈碎(c)折断(d)磨剥（e）冲击破碎破碎方法选择：视固态废料的机械强度，特别是废物的硬度而定。对坚硬物---挤压破碎和冲击破碎十分有效；对脆性废物---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态废料进行破碎；压碎和折断、冲击破碎和磨碎等。一些需要破碎的废物在常温下呈现较高的可塑性，用传统的破碎机难以破碎，需要采取比较特殊破碎方法。废橡胶在压力作用下能产生较大的塑性变形，可利用其低温变脆的性能而有效地破碎。破碎金属切削下来的金属屑，压力只能使其压实成团，但不能碎成小片或小条、粉末，一定要采用特制的金属切削破碎机进行相对有效的破碎。四、破碎产物的特性表示1.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解决能力都与破碎比有关。破碎比的计算方式极限破碎比：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)i＝Dmax/dmax

  极限破碎比在工程设计中常被采用---根据最大块直径来选择破碎机给料口宽度。破碎比的计算方式真实破碎比：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)i＝Dcp/dcp

  真实破碎比能较真实地反映破碎程度，所以在科研及理论研究中常被采用。一般破碎机的平均破碎比在3~30之间，磨碎机破碎比可达40~400以上。固态废料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。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i=i1xi2xi3x……xin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，因此，在可能的条件下，应尽量采用一段或两段流程。2.破碎段

  为避免机器的过度磨损，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，第一级破碎把材料的尺寸减小到3in(7.62cm)第二级破碎减小到1in(2.54cm)，第三级减小到1／8in(0.32cm)。五、破碎工艺根据固态废料的性质、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。破碎机常和筛子配用组成破碎流程。固态废料的分选(浮选、磁选、电选等工艺)，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，或根据自身的需求把破碎机和磨碎机依次串联组成破碎和磨碎流程。单纯的破碎流程流程和破碎机组合简单;操作控制方便、占地面积少;对破碎产品粒度要求不高。带有预先筛分的破碎流程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，有利于节能。

  带有检查筛分的后两种破碎流程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，可获得全部符合粒度要求的产品。六、破碎设备颚式破碎机锤式破碎机冲击式破碎机剪切式破碎机辊式破碎机粉磨机大多数都用在破碎强度及韧性高、腐蚀性强的废物。大多数都用在工矿业固废的破碎大多数都用在破碎中等硬度且腐蚀性弱的固态废料。大多数都用在工矿业固废、硬质塑料、干燥木质废物等适用于破碎中等硬度、软质、脆性、韧性以及纤维状等多种废物。大多数都用在破碎家具、电视机、杂器等生活废物适用于破碎强度大，体积大的固废。大多数都用在金属材料的剪切用于硬度较大的固态废料的中碎和细碎。大多数都用在破碎脆性和含泥粘性废物。用于矿业和工业固废处理与利用。煤矸石生产水泥、砖瓦大多数都用在煤矸石生产水泥；钢渣生产砖瓦等原料的制备。七.其他破碎方法（一）低温破碎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地破碎。也可利用不一样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。常采用液氮作制冷剂。汽车轮胎、包覆电线、废家用电器等；低温破碎与常温破碎相比，动力消耗可减至1/4以下，噪声降低4dB，振动减轻1/4-1/5。（二）湿式破碎湿式破碎是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程，从而能够回收垃圾中的纸纤维。这种使含纸垃圾浆液化的特制破碎机称为湿式破碎机。湿式破碎具有以下优点：①使含纸垃圾变成均质浆状物，可按流体处理；②不孽生蚊蝇、无恶臭、卫生条件好；③噪声低、无发热、爆炸、粉尘等危害；④适用于回收垃圾中的纸类、玻璃及金属材料等。（三）半湿式选择性破碎分选半湿式选择性破碎分选是利用城市垃圾中各种不同物质在一定湿度下强度和脆性的差异，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。该过程是在半湿(加少量水)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，这种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的特点①能使城市垃圾在一台设备中一起进行破碎和分选作业；②可有效地回收垃圾中的有用物质。从第Ⅰ组产物中可得到纯度为80％的堆肥原料--厨房垃圾；从第Ⅱ组产物中可回收纯度为85—95％的纸类；从第Ⅲ组产物中可得纯度为95％的塑料类，回收废铁纯度达98％；③对进料的适应性好，易破碎的废物首先破碎并及时排出，不会产生过粉碎现象。

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