固体废物处理与处置(分选).ppt

第二章 下 固体废物的分选技术 固体废物的分选就是将固体废物中各种可回收利用废物或不利于后续处理工艺要求的废物组分采用适当技术分离出来的过程 手工拣选 转运站或处理中心的废物传送带两边 分类机械分选 一般先经过破碎 包括 筛选 分 风选 浮选 磁选 电选 摩擦与弹跳分选 光电分选等 在固体废物处理 处置与回用之前应该进行分选 将有用的组分加以分选回收 将有害的成分分离出来 对固体废物进行分选有很重要的意义 一 筛分 一 筛分原理1 筛分过程 利用一个或一个以上的筛面 将不同粒径颗粒的混合废物分成两组或两组以上颗粒组的过程 该过程由物料分层和细粒透筛两个阶段组成 易筛粒 粒度小于筛孔尺寸3 4的颗粒 很易通过粗粒形成的间隙到达筛面而透筛 难筛粒 粒度大于筛孔尺寸3 4的颗粒 粒度越接近筛孔尺寸就越难透筛 2 筛分效率 筛选时实际得到的筛下产物的质量与原料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料的质量比 用百分数表示 此时筛下产物全部为小于筛孔尺寸的颗粒 式中 Q1为筛下产物质量 kg Q为入筛固体废物质量 kg 入筛固体废物中小于筛孔尺寸的细粒含量 3 影响筛分效率的因素 1 固体废物性质的影响 a 粒度组成 易筛粒含量越高 筛分效率越高 b 含水率和含泥量 含水量小于5 且含泥质较少时 影响不大 属干式筛分 含水量达5 8 且颗粒粒度较细又含泥质时 颗粒间以及颗粒与网丝间产生较大凝聚力 堵塞筛孔 使筛分无法继续进行 含水量达10 14 时 颗粒形成泥浆 凝聚力下降 颗粒团聚体散成单体颗粒 筛分效率提高 属湿式筛分 c 颗粒形状 球形最易 片状或条状颗粒 难通过圆形或方形筛孔的筛子 但易通过长方形筛孔的筛子 2 筛分设备性能的影响 筛孔形状 筛面 筛子运动方式及运动强度 筛面宽度和长度 筛面倾角 15 25 为易 3 筛分操作条件的影响 注意连续均匀给料 及时清理和维修筛面 二 筛分设备 1 固定筛2 滚筒筛3 振动筛 1 惯性振动筛 2 共振筛 1 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 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 沿抛物线轨迹落回筛底 3 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 2 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 大大有利于筛分地进行 安装倾角一般控制在8 40 之间 1 惯性振动筛 2 共振筛 3 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 1 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 处理能力大 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 2 共振筛 二 风选 又称气流分选 是最常用的一种按固体废物密度分离固体废物中不同组分的重选方法 一 风选原理风选 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 通常成为 竖向气流分选 和 水平气流分选 实质上包含两个过程 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 除尘 空气阻力 R 有效重力 G0 沉降速度 v 空气阻力 有效重力 则有 刚开始沉降时 v 0 dv dt g 为球形颗粒的最大加速度 当dv dt 0时 沉降速度达到最大 固体颗粒在G0 R的作用下达到动态平衡而作等速沉降运动 设最大沉降速度为v0 则有 受力分析 静止空气中的颗粒受力分析 根据牛顿定律 上升气流中颗粒受力分析 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 当v0 ua时 v 0 颗粒向下做沉降运动 当v0 ua时 v 0 颗粒做悬浮运动 当v0 ua时 v 0 颗粒向上作漂浮运动 因此 可通过控制上升气流速度 控制固体废物种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 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 s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 通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 水平气流中颗粒受力分析 二 风选设备 1 卧式风力分选机 水平气流分选机 2 立式风力分选机 上升气流分选机 3 其他风力分选机 该机从侧面水平送风 固体废物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 固体废物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 1 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 2 立式风力分选机 上升气流分选机 与水平气流分选机比较 立式曲折形气流分选机分选精度较高 由于沿曲折管路管壁下落的废物受到来自下方的高速上升气流的顶吹 可以避免直管路中管壁附近与管中心流速不同而降低分选精度的缺点 同时可以使结块垃圾因受到曲折处高速气流而被吹散 因此 能够提高分选精度 曲折风路形状为Z字形 其倾斜度为60 每段长度为280mm 三 磁选 利用固体废物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 一 磁选原理f磁 f机 f非磁f磁 mx0 HgradH式中 m废物颗粒质量 g x0废物颗粒的比磁化系数 cm3 g H磁选机的磁场强度 Oe 奥斯特 1Oe 79 5775A m gradH磁选机的磁场梯度 Oe cm 固体废物中各种物质磁性分类 据比磁化系数 1 强磁性物质 x0 38 10 6m3 Kg2 弱磁性物质 x0 0 19 7 5 10 6m3 Kg3 非磁性物质 x0 0 19 10 6m3 KgHgradH反应磁选设备特性 根据H的大小磁选设备分为三类 1 弱磁场磁选设备 磁极表面H 1700Oe 分选x0大的颗粒 2 中等磁场磁选设备 磁极表面2000 6000Oe 分选x0中等的颗粒 3 强磁场磁选设备 磁极表面H 6000 26000Oe 分选x0小的颗粒 此外要求gradH 0 也就是说磁选必须在非均匀磁场中进行 铁磁性物质在磁场中的分离 二 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 1 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 2 吸持型磁选机废物颗粒通过输送皮带直接送至收集面上 滚筒式 水平滚筒外壳由黄铜或不锈钢制造 内包有半环形磁铁 带式 磁性滚筒与废物传送带合为一体 3 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 带式除铁器 连续工作式 铁物数量较多时适用 4 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 主要适用于粒度小于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 通过自学书上P78 81内容 回答以下问题 电选的原理是什么 摩擦与弹跳分选的原理是什么 设备的类型有哪些 光电分选的原理是什么 适用对象是哪些 分选的回收率和品位分别指的是什么 电选机可分为静电分选机和复合电场分选机分别见书P79 图3 37和3 38 a 在静电分选机中 废物的带电方式为直接传导带电 废物直接与传导电极接触 导电性好的废物将获得和电极极性相同的电荷而被排斥 导电性差的废物或非导体与带电滚筒接触被极化 在靠近滚筒一段产生相反的束缚电荷而被滚筒所吸引 从而实现不同电性的废物分离 复合电场分选机电场为电晕 静电复合电场 在电场中有两个电极 电晕电极和滚筒电极 分别带负电荷和正电荷 导电性好的物质将负电荷迅速传给正极而不受正极作用 导电性差的物质由于传递电荷速度很慢 而受到正极的吸引作用 而完成电选分离过程 静电分选可用于各种塑料 橡胶 纤维纸 合成皮革和胶卷等物质的分选 使塑料类回收率达到99 以上 纸类可基本可达100 电选常用于各种矿物的分选 依照不同矿物质的介电常数的不同 将矿物颗粒分为导体 半导体和非导体 摩擦与弹跳分选原理根据固体废物中各组分的摩擦系数和碰撞系数的差异 在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳时 产生不同的运动速度和弹跳轨迹而实现彼此分离的一种处理方法 见书P80图3 39 光电分选利用物质表面反光特性的不同而将物料分离的方法 当欲选颗粒与背景颜色不同时 反射光经光电倍增管转换为电信号 电子电路分析该信号后产生控制信号驱动高频气阀 喷射出压缩空气 将电子电路分析出的欲选颗粒吹离轨道 加以收集 四 浮选 一 浮选原理浮选是通过在固体废物与水调制成的料浆中加入浮选剂扩大不同组分的可浮性差异 再通入空气形成无数细小气泡 使目的颗粒黏附在气泡上 并随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层刮出 成为泡沫产品 不浮的颗粒则留在料浆内 通过适当处理后废弃 二 浮选药剂捕收剂 起泡剂 调整剂 如抑制剂 活化剂 介质调节剂 使目的颗粒表面疏水 增加可浮性 使其易于向气泡附着 1 异极性捕收剂 由极性基 亲固 和非极性基 疏水 组成 常用的有黄药 烃基二硫代碳酸盐 ROCSSMe R为烃基 Me为碱金属离子 油酸 十八烯 9 酸 通式为C17H33COOH 不易溶需加溶剂乳化或制成油酸钠使用 黄药捕收含铜废物 Cu2 4ROCSS Cu ROCSS 2 ROCSS 2油酸捕收萤石废物 Ca2 2C17H33COO Ca OOH33C17 2 1 捕收剂 2 非极性油类捕收剂 难溶于水 不能解离成离子而得名 主要成分为脂肪烃 CnH2n 2 脂环烃 CnH2n 和芳香烃三类 常用的有煤油 柴油 燃料油 变压器油等 目前 主要用于一些天然可浮性很好的非极性废物颗粒回收 例如 粉煤灰中未燃尽碳的回收 废石墨的回收等 表面活性物质 促进泡沫形成 增加分选界面 其结构特征为 是一种异极性的有机物质 极性基亲水 非极性基亲气 使起泡剂分子在空气和水的界面上产生定向排列 大部分起泡剂是表面活性物质 能够强烈地降低水的表面张力 起泡剂应有适当的溶解度 常用的起泡剂有 松醇油 脂肪醇等 2 起泡剂 气泡 气泡 气泡 气泡 起泡剂 气泡 起泡剂 捕收剂 起泡剂在气泡表面的吸附 起泡剂与捕收剂的相互作用 起泡剂与捕收剂常联合作用 不仅在气泡表面而且在废物表面也有联合作用 这种联合作用被称为 共吸附 现象 主要用于调整捕收剂的作用及介质条件 1 活化剂 促进目的颗粒与捕收剂作用 常用的多为无机盐 硫酸钠 硫酸铜等 2 抑制剂 抑制非目的颗粒的可浮性 常用的有各种无机盐 水玻璃 和有机盐 单宁 淀粉 3 pH值调整剂 调整介质的pH值 常用的是酸类和碱类 4 分散剂 促使料浆中非目的细粒成分散状态 常用的有无机盐类 苏打水 水玻璃 和高分子化合物 各类聚磷酸盐 5 混凝剂 促使料浆种目的颗粒联合成较大团粒常用的有石灰 明矾 聚丙烯酰胺等 3 调整剂 三 浮选设备 按充气和搅拌方式的不同 目前生产中使用的主要有 机械搅拌式浮选机 充气搅拌式浮选机 充气式浮选机 气体析出式浮选机 大型浮选机一般由两个槽组成 吸入槽和直流槽 浆料由进浆管进入 给到盖板与叶轮中心处 由于叶轮的高速旋转 在盖板与叶轮中心处造成一定的负压 空气由进气管和套管吸入 与料浆缓和后一起被叶轮甩出 在强烈的搅拌下气流被分割成无数微细气泡 预选物质颗粒与气泡碰撞粘附在气泡上而浮升至料浆表面形成泡沫层 经刮泡机刮出形成泡沫产品 再经消泡脱水后即可回收 机械搅拌式浮选机的工作过程 气泡在浮选机内的运动状况 1 充气搅拌区 2 分离区 3 泡沫区 四 浮选工艺过程 1 浮选前料浆的调制 主要是废物的破碎 磨碎等 目的是得到粒度适宜 基本上单体解离的颗粒 进入浮选的料浆浓度必须适合浮选工艺的要求