固体废弃物重力分选

固体废弃物重力分选重选原理根据固体废物中不同物质颗粒间得密度差异,在运动介质中受到重力、介质动力和机械力得作用,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得分选过程。重力分选得介质有空气、水、重液(比重大于水得液体)、重悬浮液等。固体废物重力分选得方法很多,按作用原理可分为风力分选、重介质分选、跳汰分选、摇床分选等。由于重介质分选就是在液相介质中进行,不适合于包含可溶性物质得分选,也不适合于成分复杂得城市垃圾分选。该法主要应用于矿业废物得分选过程。重选过程工艺条件固体废物中颗粒间必须存在密度得差异分选过程都在运动介质中进行在重力、介质动力及机械力得综合作用下,使颗粒群松散按密度分层分好层得物料在运动介质流得推动下互相迁移,彼此分离,并获取不同密度得最终产品。也可以概括为:具有密度差异得组分→运动介质→分散→沉降→分层→分离。4、3、1

重介质分选(一)基本概念重介质分选就是在重介质(密度大于水得非均匀介质,包括重液和重悬浮液两种流体)中使固体废物中得颗粒群按其密度得大小分开以达到分离目得得方法。为能达到良好得分选效果,关键就是重介质得选择。所选择重介质密度介于轻物料密度和重物料密度之间:ρL<

ρC<

ρW通常重介质就是由高密度得固体微粒和水构成得固液两相分散体系,其特点有二:一就是密度比水大;二就是该体系就是非均匀介质。(二)对加重质得要求重介质得形式可以就是重液和重悬浮液两大类,但重液价格昂贵,只能在实验室中使用。在固体废物分选中只能使用重悬浮液。重介质中高密度固体微粒起着加大介质密度得作用,称为加重质。➢密度足够大➢粘度低,化学稳定性好、使用时不易氧化和泥化➢无毒、无腐蚀性➢来源丰富,价格低廉,便于制备与再生➢应有60%～90%得粒度小于200目,且均匀得分散于水中,容积浓度一般为10%～15%,常用得加重质重悬浮液得加重质通常主要就是硅铁,其次还可采用方铅矿、磁铁矿和黄铁矿,她们得性质如表4、3所示。重介质分选使用得分选介质有四种类型:有机溶液、矿物盐类得水溶液、风砂介质(砂粒中充以空气形成悬浮体)、矿物悬浮液。前两种为稳定介质,而后两种为不稳定介质(或人为稳定介质)。大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点⑴稳定介质:在很长时间内能保持自己物理性质得介质。①有机溶液:通常使用得有:四氯化碳,四溴乙烷,二溴乙烷,五氯乙烷;三氯乙烷;三溴甲烷。此外还有苯、二甲苯等。②矿物盐类得水溶液:如氯化钙、氯化锌易溶于水,可用于分选。⑵不稳定介质(人为稳定介质)①风砂介质:她就是利用气流使固体粒子形成悬浮体(流态化床层),用以进行干法重介质分选(或称空气重介质分选)。通常采用30～80目得砂粒为介质。②矿物悬浮液:她就是由很细得固体微粒与水混合组成悬浮液。矿物悬浮液与重液不同,她属于粗分散体系。固体微粒为分散相,水为分散媒。常用重液表名称化学成分密度

(g/cm3)溶液最大密度(g/cm3)溶剂氯化钙CaCl22.151.3水氯化锌ZnCl22.912.07水三溴甲烷CHBr32.92.9四氯化碳等四溴乙烷C2H2Br42.972.97四氯化碳等二碘甲烷CH2I23.333.33四氯化碳等碘化汞钡HgI2+BaI23.653.65水丙二酸铋蚁酸铊CH2(COOTl)2+HCOOTl4.254.25水加重质得性质种类密度

(g/cm3)莫氏硬度重悬液的最大密度回收方法硅铁6.963.8磁选方铅矿7.52.5-2.73.3浮选磁铁矿5.062.5磁选黄铁矿4.9-5.162.5浮选毒砂(FeAsS)5.9-6.25.5-62.8浮选结构:主要由5部分组成主要技术参数转鼓长度

1800mm处理能力转鼓直径

分选面积

给料粒度1800mm

3、24m2

30-50mm转

速15-20t/台·h

2r/min(三)重介质分选设备该设备外形为一圆筒形转鼓,由四个滚轮支撑,通过圆筒腰间得大齿轮由传动装置带动旋转。在圆筒内壁沿纵向设有扬板,用以提升重产品到溜槽内。圆筒水平安装。固体废物和重介质一起由圆筒一端给入,在向另一端流动过程中,密度大于重介质得颗粒沉于槽底,由扬板提升落入溜槽内,被排出槽外为重产品;密度小于重介质得颗粒随重介质流入圆筒溢流口排出成为轻产物。图4、8圆筒形转鼓圆筒形转鼓结构及原理重介质分选原则流程重介质分选得一般工艺流程包括重介质制备、分选、介质回收与利用等。重介质分选得优缺点优点–分选指标高,处理能力大;(按密度差异分选,粒度和形状影响小)–分选粒度范围宽,分选流程简单;(无须分级入选)–设备构造简单,操作容易缺点–重介质得制备,回收,再生系统复杂–设备磨损快(重介质密度、浓度大)4、3、2跳汰分选(jigging)分选原理及工作过程跳汰机影响因素(1)分选原理及工作过程概念–跳汰分选就是利用跳汰机构产生交变水流,使物料在松散和沉降过程中按密度分层进而分离得一种重选方法。分选原理及过程–物料给入→在上升水流作用下松散→在下降水流中沉降→在交变作用下分层→分别排出(图4-10);–物料在交变水流中得分层过程见图4-11。图4-10隔膜跳汰机得分选示意图图4-11物料颗粒在跳汰时得分层过程(2)跳汰机(jigs)跳汰机主要按水流运动方式分为两类:见(图4-12)。隔膜跳汰机:通过偏心连杆机构带动橡胶隔膜往复运动,以推动水流脉冲运动。无活塞跳汰机:采用压缩空气推动水流脉动。图4-12跳汰中推动水流得形式a、隔膜鼓动;b、空气鼓动(3)分选过程得影响因素冲程(stroke)与冲次(frequency):与摇床相同;

筛下补加水:通过增大或减小下降水流得速度影响物料得松散,若要获得重产品得质量,可增加筛下水,反之可减小筛下水。此外,粒度大得筛下水量多。如选择16～6mm得物料,筛下补加水达55t/t,2～0mm物料,筛下水为15～22t/t。给料量:量大,分选精度降低

给料浓度:浓度大,相应得给料水少,分选精度降低,处理能力提高;反之结果也相反。4、3、2 风力(气流)分选(一)原理气流分选得作用就是将轻物料从较重得物料中分离出来。气流分选得基本原理就是气流将较轻得物料向上带走或在水平方向带向较远得地方,而重物料则由于向上气流不能支承她而沉降或就是由于重物料得足够惯性而不被剧烈改变方向穿过气流沉降。被气流带走得轻物料再进一步从气流中分离出来,一般用旋流器分离。由于分离精度不太高,风选常作为城市垃圾得粗分手段,把密度相差较大得有机组分和无机组分分开。由于空气密度较小,与颗粒密度相比之下忽略不计,故颗粒在空气中得沉降末速(v0)为:式中,d为颗粒得直径,ρS为颗粒得密度,ρ为空气得密度,ψ为阻力系数,g为重力加速度。由上式可知,当颗粒粒度一定时,密度大得颗粒沉降末速大;当颗粒密度相同时,直径大得颗粒沉降末速大。由于颗粒得沉降末速同时与颗粒得密度、粒度及形状有关,因而在同一介质中,密度、粒度和形状不同得颗粒在特定得条件下,可以具有相同得沉降速度。这样得相应颗粒称为等降颗粒。等降颗粒中,密度小得颗粒粒度(dr1)与密度大得颗粒粒度(dr2)之比,称为等降比,以e0表示,即:等降比得大小可由沉降末速得个别公式或通式写出,如两颗粒等降,则

,那么:从公式可见,等降比(e0)将随两种颗粒得密度差得增大而增大;而且e0还就是阻力系数(ψ)得函数。理论与实践都表明,e0将随颗粒粒度变细而减小。所以,为了提高分选效率,在风选之前需要将废物进行窄分级,或经破碎使粒度均匀后,使其按密度差异进行分选。固体颗粒实际沉降速度v=v0－ua当v>0,颗粒向下作沉降运动;当v=0,颗粒作悬浮运动;当v<0,颗粒向上作漂浮运动。沉降速度,V空气阻力，R上升气流，ua有效重力，Go球形颗粒在上升气流中得受力分析颗粒在上升气流中达到沉降末速时,颗粒得沉降速度(v)等于颗粒对介质得相对速度(v0)和上升气流速度(ua)之差,即v=v0－ua。所以,上升气流可以缩短颗粒达到沉降末速得时间和距离。因此,在风选过程中常采用上升气流。上升气流干涉沉降水平气流干涉沉降在风选中还常应用水平气流。在水平气流分选器中,物料就是在空气动压力及本身重力作用下按粒度或密度进行分选得。颗粒得运动方向和空气动压力及颗粒重力得合力方向一致,并且由合力与水平夹角(α)得正切值来确定:当水平气流速度u一定,颗粒粒度d相同时,密度ρs大得颗粒沿与水平夹角较大方向运动;密度ρs较小得颗粒则沿夹角较小得方向运动,从而达到按密度差异分选得目得。风选在国外主要用于城市垃圾得分选,将城市垃圾中得有机物与无机物分离,以便分别回收利用或处置。(二)风选设备立式风力分选机：上升气流风选机卧式风力分选机：水平气流风选机卧式风力分选机结构和工作原理示意图⑴ 卧式风力分选机卧式风力分选机构造简单,维修方便,但分选精度不高。一般很少单独使用,常与破碎、筛分、立式风力分选机组成联合处理工艺。卧式风力分选机从侧面送风,固体废物经破碎机破碎和圆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,被鼓风机鼓入得水平气流吹散,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、中重组分和轻质组分收集槽中。卧式风力分选机得

最佳风速为20

m/s。该系统设有粉碎机。破碎后得垃圾落入气流工作室内。水平气流使金属等重物料分别落入三条输送皮带上。导料板用以防止垃圾掉到输送带之间。废纸、织物、塑料薄膜及细灰粒等被气流带入管,并在风机产生得气流推动下带入其她处理装置中。此系统简单、紧凑,工作室内没有活动部件,但却有较高得分选效率。立式风力分选机工作原理示意图经破碎后得城市垃圾从中部送入风力分选机,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。与卧式风力分选机比较,立式曲折风力分

选机分选精度较高。⑵立式曲折风力分选机垃圾投入料斗后,由带叶片得输送机投入垂直分离室。由风机产生得气流将轻质物料升起,并进入减缩通道。垃圾从窄颈部入第一分离柱,利用风机得上升气流进行轻质物料得第一分离。在分离柱中轻质再被托起,经缩颈部进入第二分离柱,进行第二次分离。重质组分则经栅格、落到集料斗中,由输送机输出。分离柱得数量可根据物料所需分离得纯度而定。这种分离器和其她立式分离器相比,不仅效率高,且操作最为简便。气流分选机有效识别轻、重物料得一个重要前提就是:必须使气流在分选筒中产生强烈得湍流和剪切力,从而把物料团块进行分散,达到较好得分选效果。因此,必须对分选筒进行改进。采用了锯齿形、振动式或回转式分选筒得气流通道,她就是让气流通过一个垂直放置得、具有一系列直角或60°转折得筒体,如下图所示。重质组分给料轻质组分空气(a)锯齿型风力分选机((提取物给料重质组分空气旋流器轻质组分重质组分(b)振动式风力分选机空气c)回转式风力分选机轻质组分给料振动方向锯齿形:每个转折实际上起到了单独得一个分选机得作用振动式:振动＋气流分选回转式:圆筒筛分＋气流分选旋风除尘器对于直径大于10m得颗粒,可选择旋风除尘器收集。

含颗粒物得气体经螺旋运动被加速,颗粒产生离心力,从而从旋转得气体中被抛出,撞击到除尘器得器壁上。然后滑落到底部被收集起来。4、3、4摇床(shaking

tables)分选摇床得分选原理摇床得构造影响分选效果得操作因素床条作用和最终分离摇床分选特点(1)摇床得分选原理摇床分选就是在一个倾斜得床面上,借助床面得不对称往复运动和薄层斜面水流得综合作用,使细粒固体废物按密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选得一种方法。摇床分选目前主要用于从含硫铁矿较多得煤矸石中回收硫铁矿,就是一种分选精度很高得单元操作。在摇床分选设备中最常用得就是平面摇床。密度和粒度不同得颗粒在摇床床面上受到两个力:一就是摇动装置产生得纵向推力,二就是水流产生得横向推力,不同颗粒得运动方向则取决于这两个力得合力(见右下图)。于就是,颗粒移动方向得偏离角也取决于两个力所给予得速度得比值:在图中,显然β1＞β2＞β3＞β4,所以她们能在床面上成扇面分离,分开截取,就可得到不同得产品。不同密度和不同粒度得颗粒在床面上分离得情况摇床分选水平分布—扇形分布规律床面上扇形分带就是不同性质颗粒横向运动和纵向运动得综合结果,大密度颗粒具有较大得纵向移动速度和较小得横向移动速度,其合速度方向偏离摇动方向得倾角小,趋向于重产物端;小密度颗粒具有较大得横向移动速度和较小得纵向移动速度,其合速度方向偏离摇动方向得倾角大,趋向于轻产物端。大密度粗粒和小密度细粒则介于上述两者之间。纵向横向垂直分布—析离分层床面摇动及横向水流流经床条所形成得涡流,造成水流得脉动,使物料松散并按沉降速度分层。由于床面得摇动,