4章固体废物的分选技术解析课件

1、第四章固体废物的分选第1页，共74页。本章内容要点1、掌握各种分选技术的主要原理与设备 2、重点掌握好氧堆肥和沼气发酵的技术原理、设备和流程等，学会简单的处理设计方法。3、掌握热解和焚烧的原理和设备 4、掌握各种利用固体废物生产建筑材料的方法原理与设备等。5、掌握固化与化学处理技术6、简单了解化学浸出技术第2页，共74页。 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

2、分选和涡电流分选。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。第3页，共74页。一、筛选(一)筛选原理1、筛选过程：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。 条件 目的易筛粒：粒度小于筛孔尺寸3/4的颗粒，越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。第4页，共74页。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

3、时筛下产物全部为小于筛孔尺寸的颗粒 ) (4-1)式中： Q 1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，%。实际要测定Q 、 Q1比较困难。设： (4-2) (4-3)式中： Q2为筛上产物质量，kg；、分别为筛上、筛下产品中小于筛孔尺寸的细粒含量，%。第5页，共74页。入筛固体废物Q ,筛上产品Q2，筛下产品Q1， 将式（4-2）代入式（4-3），得将其代入式 (4-1)，得实际生产中由于筛网磨损而常有部分大于筛孔尺寸的粗粒进入筛下产品，此时，筛下产品不是100% Q1 ，而是 Q1，筛分效率的计算公式为：第6页，共74页。3、影响筛分

4、效率的因素(P72)（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。）第7页，共74页。（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(15-2

5、5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。第8页，共74页。（二）筛分设备1、固定筛2、滚筒筛3、振动筛 (1)惯性振动筛 (2)共振筛第9页，共74页。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1.11.2倍（一般不小于50mm），棒条宽度应大于固体废物中最大快块度的2.5倍。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3035。（2）格筛：由纵横排列的格条组成，一般安装在初碎机之前，以保证入料块度适宜。第10页，共74

6、页。第11页，共74页。 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35。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2530S，转速56r/min时筛分效率最佳。2、滚筒筛第12页，共74页。第13页，共74页。 振动方向与筛面垂直或近似垂直，振动次数6003600r/min，振幅0.51.5mm。物料在筛面上发

7、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840之间。 （1）惯性振动筛 （2）共振筛3、振动筛第14页，共74页。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0.10.15mm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）惯性振动筛第15页，共74页。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

8、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）共振筛第16页，共74页。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）。第1

9、7页，共74页。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:第18页，共74页。当颗粒粒度一定时，密度大的颗粒v0大，可分离不同密度颗粒；当颗粒密度相同时，直径大的颗粒v0大，可分离不同粒度的颗粒，也即风力分级。由于颗粒的沉降末速同时与颗粒的密度、粒度及形状有关，因而在同一介质中，密度、粒度和形状不同的颗粒在特定的条件下，可以具有相同的沉降速度。这

10、样的相应颗粒称为等降颗粒，其中密度小的颗粒粒度(d1)与密度大的颗粒粒度(d2)之比，称为等降比，以e0表示，即：若两颗粒等降，则v01=v02，有 有即e0将随两种颗粒的密度差(s2s1)的增大而增大； e0还是阻力系数的函数。理论实践表明： e0将随颗粒粒度变细而减小。因此为了提高分选效率在分选前要对废物进行分级，或经破碎使粒度均匀后，使其按密度差异进行分选。第19页，共74页。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据此风力可以缩短颗粒到达沉降末速的时间和距离因此可以使上升气流进行分选。当v0ua时，v0，颗粒向下做

11、沉降运动；当v0=ua时，v=0，颗粒做悬浮运动；当v0ua时，vf机f非磁 f磁=mx0HgradH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，1 Oe =79.5775A/m)；gradH磁选机的磁场梯度， Oe/cm。第38页，共74页。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：x03810-6cm3/g2、弱磁性物质: x0=(0.197.5)10-6cm3/g3、非磁性物质: x00.1910-6cm3/gHgradH 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H1700 Oe

12、, 分选x0大的颗粒；2、中等磁场磁选设备：磁极表面20006000 Oe，分选x0中等的颗粒；3、强磁场磁选设备：磁极表面H=600026000 Oe，分选x0小的颗粒；此外要求gradH 0，也就是说磁选必须再非均匀磁场中进行。第39页，共74页。铁磁性物质在磁场中的分离 第40页，共74页。（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第41页，共74页。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。第42页，共74页。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

13、，内包有半环形磁铁。带式：磁性滚筒与废物传送带合为一体。第43页，共74页。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。第44页，共74页。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。第45页，共74页。五、电选（一）电选原理1、电选过程中废物颗粒的带电方式(4种)(1)直接传导

14、带电 ：废物与传导电极直接接触，利用颗粒的导电性差异及其在电极上表现的行为不同，就可以把它们分开。 导电好的物质与电极带相同电荷，而被电极排斥；导电差的物质，只能被极化，不能导电而被电极吸引。是利用固体废物中各种组分在高压电场中电性的差异而实现分选的方法。 第46页，共74页。(2)感应带电：废物颗粒不和带电电极或带电体直接接触，而仅在电场中受到电场的感应，利用废物颗粒在电场中的表现差异分选导电性不同的废物颗粒。(3)电晕带电：电晕电场是不均匀电场。导电性不同的废物颗粒进入电场后，都获得负电荷，但它们在电场中的表现行为不同。利用这一差异分离导电性不同的物质。 (4)摩擦带电 ：由于废物颗粒相互

15、之间和颗粒同给料运输设备的表面发生摩擦而使废物颗粒带电的带电方式。如果不同的废物颗粒在摩擦时能获得不同符号的足够的摩擦电荷，则进人电场中也可把它们分开。 第47页，共74页。实际上，颗粒在辊筒表面上不仅吸附离子而获得电荷，同时也放出电荷给辊筒。剩余电荷同颗粒的放电和荷电速度的比值有关。因此，作用在颗粒上的库仑力为： 2、电选分离的基本条件(1)作用在颗粒上的电力a、库仑力(f1)：f1=QE f1=QrE Qr为颗粒上的剩余电荷。对于导体颗粒接近于零；对于非导体颗粒接近于1。 作用是促使颗粒被吸引在辊筒表面上 b、非均匀电场引起的作用力(f2) ：又称质动力，在电晕电场中，越靠近电晕电极f2越

16、大；而靠近辊筒表面则电场近于均匀，f2越小。所以，对颗粒来说f2很小，与库仑力相比要小数百倍(对lmm颗粒)，因此，在电选中f2可忽略不计。 c、界面吸力(f3):是荷电颗粒的剩余电荷和辊筒表面相应位值的感应电荷之间的吸引力(此感应电荷大小与剩余电荷相同，符号相反)。对导体颗粒来说，放电速度快，剩余电荷少，所以，其界面吸力也接近于零，而非导体颗粒则反之。作用是促使颗粒被吸向辊筒表面。第48页，共74页。 从以上作用在颗粒上的三种电力可以看出，库仑力和界面吸力的大小主要决定于颗粒的剩余电荷，而剩余电荷又决定于颗粒的界面电阻。界面电阻大时，剩余电荷多，所受的库仑力和界面吸力就大：反之则相反。对导体

17、颗粒来说，由于它的界面电阻接近于零，放电速度快，剩余电荷很少，所以作用在它上面的库仑力和界面吸力也接近于零；而对非导体颗粒，它的界面电阻很大，放电速度很慢，剩余电荷很多，所以作用在它上面的库仑力和界面吸力较大；作用在半导体颗粒上的上述两种力的大小介于导体颗粒与非导体颗粒之间。 第49页，共74页。(2)作用在颗粒上的机械力a、重力(f4)：颗粒在分选中所受的重力f4=mg。在整个过程中其径向和切线方向的分力是变化的。如图中，在A、B两点的电场区内，重力f4从A点开始起着使颗粒沿辊筒表面移动或脱离的作用。f4除在E点是一沿着切线向下的力外，在AB内其他各点仅是其分力起作用。 b、离心力(f5)：

18、颗粒在分选中所受离心力为： f5 =mv2/R式中，f5为作用在颗粒上的离心力；v为颗粒在辊筒表面上的运动速度；R为辊筒的半径。第50页，共74页。为保证不同电性颗粒的分离，应有：对于导体颗粒在分选带AB段内分出，必须f1+f3+mgcosf2+f5对于半导体颗粒在分选带BC段分出，必须f1+f3+mgcos mgcos+ f5第51页，共74页。废物颗粒的电选分离过程 废料由给料斗均匀给入辊筒上，随着辊筒的旋转，废物颗粒进入电晕电场区，由于空间带有电荷，使导体和非导体颗粒都获得负电荷(与电晕电极电性相反)。导体颗粒一面带电，一面又把电荷传给辊筒，其放电速度快，因此，当废物颗粒随着辊筒的旋转离

19、开电晕电场区而进入静电场区时，导体颗粒的剩余电荷少，而非导体颗粒则因放电速度慢，致使剩余电荷多。导体颗粒进入静电场后不再继续获得负电荷，但仍继续放电，直至放完全部负电荷，并从辊筒上得到正电荷而被辊筒排斥，在电力、离心力和重力分力的综合作用下，其运动轨迹偏离辊筒，而在辊筒前方落下。偏向电极的静电引力作用更增大了导体颗粒的偏离程度。非导体颗粒由于有较多的剩余负电荷，将与辊筒相吸，被吸附在辊筒上，带到辊筒后方，被毛刷强制刷下，半导体颗粒的运动轨迹则介于导体与非导体颗粒之间，成为半导体产品落下，从而完成电选分离过程。 第52页，共74页。（二）电选设备1、静电分选机废物的带电方式为直接传导带电（玻璃和

20、铝）。第53页，共74页。2、复合电场分选机YD-4型高压电选机的电场为电晕-静电复合电场。为粉煤灰专用设备。第54页，共74页。六、光电分选利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法称为光电分选。（一）光电分选系统1、给料系统：料斗、振动溜槽。2、光检系统：光源、透镜、光敏元件及电子系统。3、分离系统（执行机构）（二）光电分选机工作过程第55页，共74页。第56页，共74页。七、涡电流分选一种在固废中回收有色金属的有效方法。当含有非磁导体金属(铅、铜、锌等)的废物以一定速度通过一个交变磁场时，这些非磁导体金属内部会产生感应涡流。由于废物流和磁场有一个相对运动的速度，从而对产生涡流的金属片块

21、具有一个推力。此分离推力的方向与磁场方向及废物流的方向均呈90。排斥力随废物的固有电阻、导磁率等特性及磁场密度的变化速度及大小而异。第57页，共74页。感应器第58页，共74页。八、摩擦与弹跳分选（一）分选原理1、颗粒沿斜面下滑：下滑条件是 G sinF，G重力，F摩擦力，斜面的倾角。而F=f N=f G cos，f摩擦系数，N垂直斜面的压力。则G sin f G cos，所以tg f 。以代表摩擦角，则ftg，所以。即斜面倾角大于颗粒的摩擦角是下滑条件。使颗粒沿斜面下滑的作用力则加速度a根据固体废物中各组分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

22、实现彼此分离的一种处理方法。GcosG sin第59页，共74页。初速度为零的颗粒，沿斜面下滑L距离后的速度v由此可见，当斜面长度及倾角一定时，颗粒的运动速度仅与摩擦系数有关。f小者运动速度大，f大者运动速度小。颗粒离开斜面后，以抛物线轨道下落（忽略空气阻力），假设下落垂直高度为H，则颗粒抛落的水平距离L为：由此可见，当H及一定时，L仅与颗粒运动速度v有关。以摩擦系数不同的颗粒，其滑出斜面后的落下地点不同，可分别加以收集而实现分选。vcosvsinv第60页，共74页。颗粒沿斜面滚动的条件为：hG sinNb 所以hG sin bG cos 即tg b/h而ftg所以有当fb/h时，产生滚动；

23、当fb/h时，则颗粒只产生滑动。当一定时，球形或多边形的颗粒因bb/h的可能性大，产生滚动的可能大；扁平状颗粒，因bh，则颗粒产生滑动。GcosG sinbh第61页，共74页。2、颗粒在斜面上的弹跳（1）颗粒与平面碰撞；颗粒因弹性不同，与平面碰撞时，其弹跳的高度及速度不同。设颗粒从高度H落到平面上的瞬时速度v为；与平面碰撞后弹跳的初速度为u，弹跳高为h，则碰撞恢复系数或速度恢复系数表示颗粒碰撞的弹性性质。当K=1时，颗粒为完全弹性碰撞；0K1时，颗粒为弹性碰撞，废塑料、废橡胶、金属块、碎砖瓦、碎玻璃器皿； K=0时，颗粒为塑性碰撞，废纤维、破布、废纸、灰土、厨房有机垃圾，K接近于0属于塑性碰

24、撞。vuhH第62页，共74页。（2）颗粒与斜面碰撞颗粒碰撞恢复系数等于碰撞前后的速度在斜面法线上的投影之比，如忽略摩擦系数的影响，则可近似有当Kp =1时，= ,颗粒为完全弹性碰撞；Kp =0时， 则=90，颗粒为塑性碰撞;0 Kp 1时，颗粒为弹性碰撞.vu第63页，共74页。（二）分选过程固体废物运动方式随颗粒的形状或密度不同而不同：纤维状废物或片状废物几乎全靠滑动，球形颗粒有滑动、滚动和弹跳三种运动方式。单颗粒单体在斜面上向下运动时，纤维状或片状体的滑动加速度较小，运动速度较小，运动速度不快，所以它脱离斜面抛出的初速度较小，而球形颗粒由于时滑动。滚动和弹跳想结合的运动，其加速度较大，运

25、动速度较快，因此它脱离斜面抛出的初速度较大。第64页，共74页。当废物离开斜面抛出时纤维状或片状体受空气阻力影响较大，在空气中减速很快，抛射轨迹表现严重的不对称（开始接近抛物线，其后接近垂直下落）故抛射不远。球形颗粒受空气阻力影响较小，在空气种减速较慢，抛射轨迹表现对称，抛射较远。因此，纤维状废物与颗粒废物、片状废物与颗粒废物，因形状不同在斜面上运动或弹跳时，产生不同的运动速度和轨迹，因而可以分离。第65页，共74页。（三）分选设备1、带式筛2、斜板运输分选机3、反弹滚筒分选机第66页，共74页。带有震打装着的运输带，带面由筛网或刻沟槽的胶带，制成。带面倾角，大于废物颗粒摩擦角，小于纤维废物摩擦角，所以颗粒下滑，弹跳，纤维废物随着带面向上运动。第67页，共74页。第68页，共74