固体废物回收处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 破碎的定义 2 固态废料的破碎 破碎：通过人力或机械等外力的作用，破坏物体内部的凝聚力和分子间作用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。 固态废料处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 2 固体废物的破碎 结构 缺陷 硬度 韧性 解理 影响破碎 效果因素 F.C邦德功指数；莫氏硬度（10级）；普氏硬度系数f∝δ压 极完全、完全、中等、不完全和极不完全解理 脆性 延展性柔性 挠性 弹性等 细块物料机构缺陷少，难磨；粗块多，易碎 抗压强度 抗剪切强度 抗弯强度 抗拉强度 固体废物回收处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 2 固态废料的破碎 破 碎 方 法 湿式破碎 干 式 破 碎 半湿式破碎 非机械能破碎 机 械 能 破 碎 劈碎 冲击破碎 剪切破碎 磨剥破碎 挤压破碎 超声破碎 减压破碎 热力破碎 低温破碎 一般的破碎机兼有多种破碎方法，通常是破碎机的组件与物料及物料间多种力综合作用的结果 机械能破碎的方法 压碎 劈碎 折断 磨碎 冲击破碎 固态废料处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 破碎效果及度量 颗粒有球形、片状、 柱状等 表征不同粒级的颗 粒相对量 破碎机，3~30 磨碎机，40~400 表示废物被破碎 的程度 球体等效直径、 有效直径和筛径 累积曲线 频度曲线 真实破碎比 极限破碎比 破碎段 破碎比 颗粒级分布 颗粒的粒度 2 固体废物的破碎 i=3 计算方法： 1）极限破碎比： 工程设计中常被采用。 另：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，较真实反映废物破碎程度。 固体废物回收处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 破 碎 工 艺 2 固态废料的破碎 单纯破碎工艺 带预先筛分和检 查筛分破碎工艺 带预先筛分破碎工艺 带检查筛分破碎工艺 破碎工艺选择需考虑节能、处理量及破碎产品粒径大小、粒度组成、形状等的要求，根据固态废料的性质（如破碎特性、硬度、密度、形状、含水率等）确定。 单纯破碎工艺 带预先筛分破碎工艺 带检查筛分破碎工艺 带预先筛分和检查 筛分的破碎工艺 (a) (b) (c) (d) 破碎基本工艺流程 固体废物回收处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 2 固态废料的破碎 常见破 碎设备 颚式破碎机 简单摆动式 复杂摆动式 综合摆动式 锤式破碎机 Hammer Mills式 BJD型 Movorotor型双转子 辊式破碎机 光辊、齿辊 单齿辊 双齿辊 粉磨机 球磨机 自磨机 剪切破碎机 Von Roll型往复式 Lincle-mann型 旋转剪切式 冲击式破碎机 Universa型 Hazemag型 简单摆动型颚式破碎机 复杂摆动型颚式破碎机 工作原理示意图 a）不可逆式 b）可逆式 单转子锤式破碎机的示意图 颗粒尺寸分布随锤头数而变。 进料 进料 锤子区 备用衬板和筛板，逆向使用延长机器寿命。 a）Universa型 b）Hazemag型 冲击式破碎机的类型 用于破碎家具、电视机、杂器、破布、金属丝等废物。 a）双齿辊破碎机 b)单齿辊破碎机 旋转剪切式破碎机 球磨机的结构和工作原理示意图 固态废料处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 低温 破 碎 2 固体废物的破碎 固体废物各组分物质在低温冷冻（-60至-120℃）条件下易脆化，且脆化温度不同而实现破碎分离。 低温破碎工艺流程图 原理 固体废物回收处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 湿 式 破 碎 2 固态废料的破碎 优点 破碎机将投入的含纸垃圾和水流一起搅拌和破碎成为浆液 在化学物质、纸和纸浆、矿物等处理中均可使用，可以回收纸纤维、玻璃、铁和有色金属，剩余泥土等可做堆肥。 脱水有机残渣，无论质 量、粒度大小等变化都小， 不会产生噪声、发 热和爆炸的危险性， 垃圾变均质浆状物， 可按流体处理 不会孳生蚊蝇和恶 臭，符合卫生条件 含纸垃圾 湿式破碎机 半湿式选择破碎分选机 第一段：沙石、粉尘颗粒 第二段：厨余垃圾、玻璃、 陶瓷等 第三段：塑料、橡胶、木屑、 纸张等 固态废料处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 固态废料的分选 粒度差异 筛选（筛分） 密度差异 重力分选 磁性差异 磁力分选 导电性差异 电力分选 光电性差异 光电分选 摩擦性差异 摩擦分选 弹性差异 弹跳分选 固体 废物分选方法 机 械 手 工 人 卫生条件差， 但识别能力强 垃圾分拣台 固体废物回收处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 固态废料的分选 固体 废物筛分 筛分原理及筛分分类 脱水和脱泥筛分 选择筛分 预先筛分和检查筛分 准备筛分 物料分层 细粒透筛 易筛粒 难筛粒 Principle 分类 固态废料处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 固体废物的分选 固体 废物筛分 筛 分 效 率 处理能力 筛分效率 Q1 Q2 固体废物回收处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 固态废料的分选 固体 废物筛分 影响筛分效率因素 筛分物料性质 粒度组成: 易筛粒、难筛粒和阻碍粒 含水率和含泥量：筛孔尺寸 颗粒形状：球形、多角形、片状、柱状等 筛分设备性能 筛面种类(冲孔、编织及棒条) 筛孔形状 筛子运动方式 筛子长宽比 (2.5~3) 筛面倾角 (15~25度) 筛分操作条件 连续、均匀给料 振动程度 及时清理和维修筛面 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 废物筛分 筛分设备类型 筛分设备类型 滚筒筛 固定筛 振动筛 格筛在粗碎前， 棒条筛在粗碎 和中碎前。 摩擦角， 30~ 350， 50 mm 惯性振动筛和共振筛；600~ 3000r/min,0.5~1.5mm,8~400, 10~15r/min， 3~50，临界速度45% 振动筛 固定筛 多孔眼的回转滚筒 移动式滚筒筛 固体废物回收处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 共同的工艺条件： 具有密度差异的组分→运动介质→分散→分层→分离 3 固态废料的分选 固体 废物重力分选 重力分选（类型） 等降比：等降粒子中密度小的颗粒粒度与密度大的颗粒粒度比。 重介质分选 风力分选 水平气流 上升气流 跳汰分选 惯性分选 弹道分选 旋风分选 摇床分选 析离 作用 定义：根据固态废料中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质（空气、水、重介质等）中受到重力、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。 固体废物回收处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 固态废料的分选 固体 废物重力分选 风力分选 气流运动方向：向上(上升气流-左)、水平(水平气流-右) ua 颗粒实际沉降速度v=v0-ua v0，颗粒下沉；v=0，颗粒悬浮； v0，颗粒向上作漂浮 颗粒的实际运动方向 tanα= = ua一定时，固体颗粒的密度ρs越大，沉降距离离出发点越近。 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 废物重力分选 重介质与加重质 密度高于水的流态分散体系。无毒、密度高、粘度低、化学稳好、易回收 重 介 质 重 液 重 悬 浮 液 密度高的有机溶液或无机盐溶液 稳定性好，但贵 各种磨细的高密度颗粒与水组成的固液两相分散体系。 稳定性差，无毒、价廉、易回收 有机或无机盐溶液 加 重 质 CaCl2—水； 1.3 ZnCl2—水；2.07 四溴甲烷—四氯化碳 2.9 高密度固体微粒（加大介质密度） 硅铁 3.9，磁选回收 磁铁矿 2.1，价廉 适用于分离密度差别较小、难溶性的固体废物。 颗粒在介质中的沉降末速度Vs可用牛顿公式表示： 式中 为重介质密度。 如果 0,颗粒下沉， 0颗粒上浮。 3 固体废物的分选 固体 废物重力分选 重介质分选原理 固体废物回收处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 固态废料的分选 固体 废物重力分选 摇床分选原理 是使固态废料颗粒群在倾斜床面的不对称往复运动和薄层斜面水流的综合作用下按密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选的一种方法。 床面至上而下颗粒分布：粗而轻，细而轻，粗而重，细而重 * V:void 一般密度是指湿密度，且比较实用（容易测定）。实际工程用n多于r 水平：生活垃圾，三向：金属废物，回转：小体积、小质量废物。 影响因素：物料机械强度和破碎力 硬脆：劈、冲击、挤压等；柔脆：低温破碎；废纸为主垃圾：（半）湿式破碎 A）研磨板和筛条可以拆除，依据破碎物料的粒度要求，确定是不是使用研磨板和筛条 橡胶和塑料等常温不易破碎物质，动力消耗低、噪声低 废纸制浆 中等强度的纸类：是指韧性好的牛皮纸之类湿水之后，重量增大，反而较塑料、橡胶比重大？ 分选：生活垃圾重在分，工业垃圾重在选。 分选目的：回收有用物质，分离有害于人体健康的物质以利于后续处理。 物料先通过破碎，再进行筛分。 分层是前提，透筛是目的。 实际中B等于1，实际中C和Q很难测定，所以转换成原料和出料中（比如一些难筛粒可能不能筛出）小于筛孔尺寸的颗粒所占比例的比值。 阻碍粒：d=1-1.5L,阻碍d0.75l的颗粒通过，大于1.5l颗粒间空隙很大，足够让小颗粒通过。 含水率影响：淘米，和含泥量的影响主要是针对筛孔较小的情况。 固定筛一般只有一个孔径，故有筛分颗粒粒径的具体说明。振动筛和滚筒筛分选颗粒粒径可分为大、中、小。 等降比：具有共同沉降速度的颗粒粒度的比值，随颗粒密度差的增加而增加，等降比越大，颗粒越易分离。在分选中，我们要避免不同颗粒具有共同沉降速度，故要先对废物进行破碎，使其具有较均匀的粒度，从而在介质中实现按密度差异进行分选。 沿着气流运动方向，获得的固体颗粒的密度逐渐减小。颗粒在空气中沉降末速(υ0)为： 上右。 风选比颗粒在空气中自由沉降达到沉降末速的时间的距离要短（因为增加了阻力，沉降末速颗粒受力为：重力=浮力+阻力，而初始都是重力大于后两者之和） 重介质密度介于大密度和小密度颗粒之间。重悬浮液：水中添加加重质形成固液两相分散体系。 通过加入重介质改变颗粒所受的介质力（浮力），颗粒所受重力不变，因此改变颗粒的沉降速度，从而使颗粒分层.颗粒在介质中受到：重力、介质阻力、惯性阻力和黏性阻力 密度大于重介质的颗粒沉于槽

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