第三章 固体废物的破碎和细磨.ppt

第三章固体废物的破碎和细磨,固体废物处理与处置,细磨,2,低温破碎,3,破碎,1,第三章固体废物的破碎和细磨,3.1破碎,3.1.1破碎概念和目的3.1.2破碎理论3.1.3固体废物的机械强度和破碎方法3.1.4破碎设备,3.1.1破碎概念和目的,固体废物进行破碎的目的,减小固体废物的容积，便于运输和贮存,为固体废物的分选工序提供适合的粒度，从而更有效地回收固体废物中的有用成分,防止粗大、锋利的固体废物损坏后续处理工序（如分选、焚烧和热解）中的设备或炉膛,3.1.1破碎概念和目的,固体废物进行破碎的目的,增加固体废物的比表面积，提高焚烧、热分解、熔融等工序的稳定性和效率,为后续处理和资源化提供合适的尺寸。,破碎后的生活垃圾压实程度高，密度均匀，在进行填埋处置时，可以加快复土还原。,3.1.2破碎理论,层压破碎理论物料破碎的概念历史悠久，早在20世纪50年代关于破碎的研究工作就开始大规模展开，通过不断地寻求高效率的破碎技术，实现工矿业的节能减耗，降低成本。基于这两个认识形成的“层压破碎理论”，与传统的挤压破碎理论不同，后者认为物料的破碎是基于单颗粒，破碎发生在颗粒与衬板之间。,3.1.2破碎理论,自冲击破碎理论自冲击破碎理论是20世纪80年代提出的，和传统板锤与物料间发生冲击的破碎方式不同，自冲击破碎是物料与物料之间的冲击破碎。一部分物料通过高速旋转装置获得动能，与另一部分靠自身重力落下的物料产生冲击破碎，在破碎腔内还有一部分物料形成自衬式工作部件，防止机器本身受到磨损。,3.1.3固体废物的机械强度和破碎方法,固体废物的机械强度固体废物的机械强度是指固体废物抗破坏（包括破碎、磨损、挤压、弯曲、变形等）的能力，即固体废物受外力作用时，其单位面积上所能承受的最大负荷。通常用静载下测定的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度来表示。,3.1.3固体废物的机械强度和破碎方法,破碎方法干式破碎,a挤压；b劈碎；c剪切；d磨碎；e冲击破碎图3.1机械能破碎几种方式,3.1.3固体废物的机械强度和破碎方法,湿式破碎,图3.2湿式破碎机的结构原理1电动机；2筛网；3含纸垃圾；4转子；5斗式脱水提升机；6有色金属；7铁；8循环用水；9浆液；10减速机,3.1.3固体废物的机械强度和破碎方法,半湿式破碎,图3.3半湿式破碎机结构原理,3.1.3固体废物的机械强度和破碎方法,破碎比和破碎段在破碎过程中，原废物粒度与破碎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少的倍数，也表征废物被破碎的程度。其计算方法有两种：固体废物破碎前的最大粒度（Dmax）与破碎后最大粒度（dmax）来计算破碎比i，即,3.1.3固体废物的机械强度和破碎方法,用固体废物破碎前的平均粒度（Dcp）与破碎后平均粒度（dcp）来计算破碎比i，即总破碎比等于各段破碎比的乘积：,3.1.3固体废物的机械强度和破碎方法,破碎流程,图3.4破碎的基本工艺流程,3.1.3固体废物的机械强度和破碎方法,单纯的破碎流程见图3.4中（a），具有组合简单、操作控制方便、占地面积少等优点，但破碎产品的粒度不高。带有预先筛分的破碎流程由图3.4中（b）所示，其特点是预先筛分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，避免过度粉碎，有利于减耗节能。,3.1.3固体废物的机械强度和破碎方法,带有检查筛分的后两种破碎流程由图3.4中（c）和（d）所示，其特点是能够将破碎产物中大于所要求尺寸的产品颗粒分选出来，送回破碎机进行再破碎。因此，该流程可获得完全符合粒度要求的产品。,3.1.4破碎设备,颚式破碎机简单摆动型颚式破碎机,图3.5简单摆动型颚式破碎机1机架；2固定齿板；3动颚齿板；4前肘板；5可动颚板；6心轴；7偏心轴；8连杆；9飞轮；10后肘板；11拉杆；12调整千斤顶,3.1.4破碎设备,图3.6简摆颚式破碎机工作原理示意图1心轴；2偏心轴；3连杆；4后肘板；5前肘板,3.1.4破碎设备,复杂摆动型颚式破碎机,图3.7复杂摆动型颚式破碎机1机架；2可动颚板；3固定颚板；4，5破碎齿板；6偏心转动轴；7轴孔；8飞轮；9肘板；10调节楔；11模块；12水平拉杆；13弹簧,3.1.4破碎设备,图3.8复摆颚式破碎机工作原理示意图1固定颚板；3可动颚板；4前（后）推力板；5偏心轴,3.1.4破碎设备,新型颚式破碎机,图3.9新型颚式破碎机1飞轮；2偏心轴；3动颚；4定颚（机体）；5转子；6齿轮箱；7下料斗；8联轴器；9电机；10三角带；11皮带轮；12进料斗,3.1.4破碎设备,双腔颚式破碎机,图3.10双腔颚式破碎机机构示意图1固定颚板a；2活动颚板a；3动颚；4偏心轴；5连杆；6活动颚板b；固定颚板b；I破碎腔a；II破碎腔b,3.1.4破碎设备,振动颚式破碎机,图3.11振动颚式破碎机1机座；2颚板；3不平衡振动器；4扭力轴,3.1.4破碎设备,锤式破碎机,图3.12单转子锤式破碎机的示意图1检修孔；2盖板；3螺栓,3.1.4破碎设备,目前专用于破碎固体废物的锤式破碎机有以下几种类型：BJD型普通锤式破碎机,图3.13BJD型普通锤式破碎机1锤子；2旁路；3格栅；4测量头,3.1.4破碎设备,BJD型破碎金属切屑的锤式破碎机,图3.14BJD型破碎金属切屑的锤式破碎机1衬板；2弹簧；3锤子；4筛条；5小门；6非破碎物收集区；7给料口,3.1.4破碎设备,HammerMills型锤式破碎机,图3.15HammerMills型锤式破碎机1切碎机本体；2锤头（小）；3锤头（大）；4压缩给料机；5切断垫圈；6栅条；7输送器,3.1.4破碎设备,Novorotor型双转子锤式破碎机,图3.16Novorotor型双转子锤式破碎机1细粒级产品出口；2风力分级器；3物料入口,3.1.4破碎设备,冲击式破碎机,图3.17Universa型冲击式破碎机1板锤；2筛条；3研磨板；4冲击板；5链幕,3.1.4破碎设备,图3.18Hazemag型冲击式破碎机1固体废物；2一级冲撞板（固定刀）；3二级冲撞板（固定刀）；4排出口；5旋转打击刀,3.1.4破碎设备,图3.19内通道式破碎机结构示意图1进料斗；2机盖；3主轴；4筒体；5上转子；6下转子；7底盘；8机座；9带轮；10下料斗；11张紧装置；12电动机,3.1.4破碎设备,剪切式破碎机VonRoll型往复剪切破碎机,图3.20VonRoll型往复剪切破碎机,3.1.4破碎设备,Lindemann型剪切破碎机,图3.21Lindemann型剪切破碎机1剪切刀片；2压紧器；3送料器；,3.1.4破碎设备,旋转剪切破碎机,图3.22旋转剪切式破碎机1旋转刀；2固定刀,3.1.4破碎设备,油压式剪切破碎机,图3.23油压式剪切破碎机1加料仓；2推料装置；3预压缩装置；4推料板；5给料台；6压紧装置（冲压）；7横向剪切刀；8纵向剪切刀（横切）；9剪切装置（刀具）,3.1.4破碎设备,辊式破碎机,图3.24光面双辊式破碎机,3.1.4破碎设备,辊式破碎机,（a）双齿辊破碎机；（b）单齿辊破碎机图3.25齿辊破碎机工作原理,3.1.4破碎设备,颚辊破碎机,图3.26颚辊破碎机破碎原理图1颚式破碎机；2破碎物料；3对辊破碎机；4减振弹簧,3.1.4破碎设备,自冲击破碎机,图3.27“石打石”自破碎,3.1.4破碎设备,废钢破碎机废钢铁已被公认为理想的炼钢原料，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，机械设备、汽车、家用电器等不但数量增多，而且更新周期缩短，产生了大量的含有废钢铁的固体垃圾，这也促进了废钢铁加工业的发展。,3.1.4破碎设备,破碎机处理后的废钢的特点,料形整齐，规格相近,有较高的堆比重,有较高的堆比重,纯度较高,3.1.4破碎设备,利用破碎钢进行钢铁冶炼的优点,收得率高,钢水的化学成份稳定，硫磷含量低,冶炼周期缩短,炉内衬里寿命延长,空气污染和炉渣减少,每吨钢水的耗电量降低,3.1.4破碎设备,利用破碎机进行废钢的加工回收，存在的优势,扩大了加工回收范围,价值空间高,运输方便、高效,3.1.4破碎设备,废钢破碎机是废钢破碎线的主体设备。Newell公司的SHD型破碎机,图3.28SHD型破碎机构造图1安全帘；2进料滚筒；3不可破碎物排放门；4转子；5筛；6钢砧；7废钢料,3.1.4破碎设备,Lindemann公司ZK型破碎机,图3.29ZK型破碎机构造图1废钢；2进料辊；3压盖；4转动压臂；5转子；6旋转格栅；7活动铁砧；8抽尘装置,3.2细磨,3.2.1细磨原理和方法3.2.2细磨设备,3.2.1细磨原理和方法,细磨是固体废物破碎过程的后续，在固体废物处理与资源化中得到广泛的应用。通常细磨有三个目的：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；对多种废料原料进行粉磨，同时起到把它们混合均匀的作用；制造废物粉末，增加物料比表面积，加速物料化学反应的速度。,3.2.2细磨设备,球磨机,图3.30球磨机结构（a）和工作原理；（b）示意图1筒体；2端盖；3轴承；4大齿轮；5钢球,3.2.2细磨设备,球磨机中钢球被提升的高度与抛落的运动轨迹，主要由筒体的转速和筒内的装载量决定。当装载量一定时，球磨机以不同转速回转时，筒体内的磨介可能出现三种基本运动状态。,（a）泻落状态；（b）抛落状态；（c）离心状态图3.31磨介的运动状态,3.2.2细磨设备,溢型球磨机,图3.32流溢型球磨机构造图1筒体；2端盖；3大齿圈；4轴承；5、6衬板；7给料器；8给料管；9排料管；10人孔,3.2.2细磨设备,格子型球磨机,图3.33格子型球磨机工作原理示意图1格子板；2举板,3.2.2细磨设备,图3.34格子型球磨机构造图1给料器；2进料管；3主轴承；4端衬板；5端盖；6筒体；7筒体衬板；8人孔；9楔形压条；10中心衬板；11排料格子板；12大齿轮；13端盖；14锥形体；15楔铁；16联轴节；17电动机,3.2.2细磨设备,风力排料球磨机,图3.35风力排料球磨机构造图1给料口；2密封装置；3筒体；4石棉垫；5毛毡；6端盖；7排料口,3.2.2细磨设备,给料器,（a）鼓式：1壳体；2盖子；3隔板,（b）蜗式：1勺子；2勺头,（c）联合式：1壳体；2勺子；3勺头；4盖子图3.36给料器示意图,3.2.2细磨设备,棒磨机棒磨机和溢流型球磨机结构基本类似，但是前者采用钢棒作为细磨介质。为了防止筒体旋转时钢棒歪斜而产生乱棒现象，棒磨机的锥形端盖敷上衬板后，内表面是平直的。钢棒长度一般比筒体长度短2050mm。,3.2.2细磨设备,砾磨机砾磨机是一种用砾石或卵石作细磨介质的细磨设备，是古老的细磨设备之一。由于细磨机的生产率与细磨介质的比重成正比，因此砾磨机的筒体尺寸要比相同生产率的球磨机大。同时，其衬板一般要求能够夹住细磨介质，形成“自衬”，以减少衬板磨损，加强提升物料能力和固体废物间的粉碎作用。,3.2.2细磨设备,自磨机自磨机又称无介质磨机，分干磨与湿磨两种。干式自磨机的物料粒度一般为300400mm，一次磨细到0.1mm以下，粉碎比可达30004000，比球磨机等有介质磨机大数十倍。,3.3低温破碎,3.3.1低温破碎原理和流程3.3.2低温破碎的应用,3.3.1低温破碎原理和流程,常温破碎装置噪声大、振动强、产生粉尘多，此外还具有爆炸性、污染环境以及过量消耗动力等缺点。在选用不同类型的机械设备时，需要根据实际情况，通过多种方案的比较，尽量减少弊病，满足处理的需要。,3.3.1低温破碎原理和流程,将固体废物如钢丝胶管、汽车轮胎、塑料或橡胶包覆电线电缆、废家用电器等复合制品，先投入预冷装置，然后进入浸没冷却装置，橡胶、塑料等易冷脆物质迅速发生脆化，最后送入高速冲击破碎机破碎，使易脆物质脱落粉碎。,图3.37低温破碎工艺流程图,3.3.2低温破碎的应用,塑料低温破碎各种塑料的脆化点。冷冻装置。采用仅具有拉伸、弯曲、压缩作用力的简单破碎机时，低温破碎所需动力大于常温破碎。膜状塑料难于低温破碎。根据以上判断，低温破碎应选择以冲击力为主、拉力和剪切力为辅的破碎机合适。,3.3.2低温破碎的应用,金属混合物的选择性低温破碎美国矿山局利用低温破碎技术从有色金属混合物、包覆电线等固体废弃物中回收铜、铝、锌。多次试验发现，对2575mm大小的混合金属进行低温破碎(72，1min)后，所得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)，说明低温破碎能进行选择性破碎分离。,3.3.2低温破碎的应用,废轮胎