4-第四章 固体废物分选(1).ppt

1、第四章固体废物分选-1,主要内容：筛分；重选,分选目的：是废物处理的一种方法（单元操作），目的是将其中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物料分离出来。分选原理：根据废物的物理和化学性质的不同而有不同的分选方法，其中包括物质的粒度、密度、磁性、电性、光电性、摩擦性、弹性以及表面润湿性的不同而进行分选的。分选方法：包括人工分选和机械分选人工分选：采用人工方法，在分离收集的基础之上，回收纸张、玻璃、塑料和橡胶等。卫生条件差，但识别能力强。作业位置：多集中在转运站和处理中心的废物传送带两旁。机械分选：根据废物的物理和化学性质的不同而有不同的分选方法，其中包括物质的粒度、密度、磁性、电性、光电

2、性、摩擦性、弹性以及表面润湿性的不同而进行分选的。可分为筛选（分）、重力分选、磁力分选、电力分选、光电分选、摩擦及弹性分选，以及浮选等。,4.1筛分,筛分是利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上，完成粗、细粒物料分离的过程。,一、筛分基本理论,（一）筛分原理,筛分过程：物料分层（分离条件）细粒透筛（分离目的）,筛子运动的作用：为了使粗细物料通过筛面而分离，必须使物料和筛面之间具有适当的相对运动，使筛面上的物料层处于松散状态，即按颗粒大小分层，形成粗粒位于上层，细粒位于下层的规则排列，细粒到达筛面并透过筛孔。同时，物料和筛面的相对运动还可使堵在筛孔上的颗粒脱离

3、筛孔，以利于细粒透过筛孔。,（二）筛分效率,筛分效率是指实际得到的筛下产品重量与入筛废物中所含小于筛孔尺寸的细粒物料重量之比，用百分数表示，即,式中：E筛分效率，；Q入筛固体废物重量；Q1筛下产品重量；入筛固体废物中小于筛孔的细粒含量，。,但是，在实际筛分过程中要测定Ql和Q是比较困难的，因此，必须变换成便于应用的计算式。设：筛下产品中没有大于筛孔尺寸的粗粒（100），得：物料总量平衡，即QQ1Q2（2）小于筛孔的细粒平衡QQ1+Q2（3）（或者：Q100Q1+Q2；100即筛子无磨损）,式中：筛上产品所含有小于筛孔尺寸的细粒重量百分数，%；筛下产品中含有小于筛孔尺寸的细粒重量百分数，%。,将

4、式（2）带入式（3）得Q1，将值代入式（1）得：,筛网无磨损：E的计算用100代替，即得到无磨损的筛分效率计算,（5）,（4）,当筛网磨损严重时，采用式（4）计算筛分效率。筛网无磨损时用式（5）计算。,影响筛分效率因素,1固体废物性质的影响1)粒度组成：对筛分效率影响较大。废物中“易筛粒”含量越多，筛分效率越高；而粒度接近筛孔尺寸的“难筛粒”越多，筛分效率则越低。2)含水率和含泥量：对筛分效率也有一定的影响。废物外表水分会使细粒结团或附着在粗粒上而不易透筛。水分影响还与含泥量有关，当废物中含泥量高时，稍有水分也能引起细粒结团。3)颗粒形状：对筛分效率也有影响，一般球形、立方形、多边形颗粒相对而

5、言，筛分效率较高；而颗粒呈扁平状或长方块，用方形或圆形筛孔的筛子筛分，其筛分效率越低。,（三）影响筛分效率的因素,2筛分设备性能的影响常见的筛面有棒条筛面、钢板冲孔筛面及钢丝编织筛网三种。筛面：棒条筛：筛面有效面积小，筛分效率低，编织筛：筛网则相反，有效面积大，筛分效率高；冲孔筛：筛面介于两者之间。筛子运动方式：对筛分效率有较大的影响，同一种固体废物采用不同类型的筛子进行筛分时，振动筛效率最高（90）；摇动筛次之（7080）；固定筛最低（5060）。运动强度：即使是同一类型的筛子，它的筛分效率也受运动强度的影响而有差别。如果筛子运动强度不足时，筛面上物料不易松散和分层，细粒不易透筛，筛分效率就

6、不高，但运动强度过大又使废物很快通过筛面排出，筛分效率也不高。筛面宽度与长度：筛面宽度主要影响筛子的处理能力，其长度则影响筛分效率。筛面倾角：筛面倾角是为了便于筛上产品的排出，倾角过小起不到此作用，倾角过大时，废物排出速度过快，筛分时间短，筛分效率低。一般筛面倾角以1525较适宜。,2筛分设备性能的影响常见的筛面有棒条筛面、钢板冲孔筛面及钢丝编织筛网三种。筛面：棒条筛：筛面有效面积小，筛分效率低，编织筛：筛网则相反，有效面积大，筛分效率高；冲孔筛：筛面介于两者之间。筛子运动方式：对筛分效率有较大的影响，同一种固体废物采用不同类型的筛子进行筛分时，振动筛效率最高（90）；摇动筛次之（7080）；

7、固定筛最低（5060）。运动强度：即使是同一类型的筛子，它的筛分效率也受运动强度的影响而有差别。如果筛子运动强度不足时，筛面上物料不易松散和分层，细粒不易透筛，筛分效率就不高，但运动强度过大又使废物很快通过筛面排出，筛分效率也不高。筛面宽度与长度：筛面宽度主要影响筛子的处理能力，其长度则影响筛分效率。筛面倾角：筛面倾角是为了便于筛上产品的排出，倾角过小起不到此作用，倾角过大时，废物排出速度过快，筛分时间短，筛分效率低。一般筛面倾角以1525较适宜。,3筛分操作条件的影响连续均匀给料，及时清理、维修筛面，筛分效率就高。,二、筛分设备类型及应用,（一）固定筛筛面由许多平行排列的筛条组成，可以水平安

8、装或倾斜安装，由于构造简单、不耗用动力、设备费用低和维修方便，故在固体废物处理中被广泛应用。1格筛格筛一般安装在粗碎机之前，以保证入料块度适宜。2棒条筛棒条筛主要用于粗碎和中碎之前，安装倾角一般为30-35，以保证废物沿筛面下滑。棒条筛孔尺寸要求为筛下粒度的1.11.2倍，一般筛孔尺寸不小于50mm。筛条宽度应大于固体废物中最大块度的2.5倍。该筛适用于筛分粒度大于50mm的粗粒废物。,棒条筛,（二）滚筒筛滚筒筛亦叫转筒筛，这是一种特制的筛。筛面为带孔的圆柱形筒体或截头圆锥筒体。工作原理：在传动装置带动下，筛筒绕轴缓缓旋转。为使废物在筒内沿轴线方向前进，圆柱形筛筒的轴线应倾斜35安装。（截头圆

9、锥形筛筒本身已有坡度，其轴线可水平安装。）固体废物由筛筒一端给入，被旋转的筒体带起，当达到一定高度后因重力作用自行落下，如此不断地做起落运动，使小于筛孔尺寸的细粒透筛，而筛上产品则逐渐移至筛筒的另一端排出。,滚筒筛,（三）惯性振动筛惯性振动筛是通过由不平衡物体的旋转所产生的离心惯性力，使筛箱产生振动的一种筛子。应用非常广泛。特点：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。倾角840。物料在筛面上发生离析现象，即密度大粒度小的颗粒钻过密度小粒度大的颗粒的空隙，进入下层到达筛面。适用：于细粒废物（0.115mm）的筛分，也可用于潮湿及粘性废物的筛分。,工

10、作原理：当电动机带动皮带轮作高速旋转时，配重轮上的重块即产生离心惯性力，其水平分力使弹簧作横向变形，由于弹簧横向刚度大，所以水平分力被横向刚度所吸收。而垂直分力则垂直于筛面通过筛箱作用于弹簧，强迫弹簧作拉伸及压缩的强迫运动。因此筛箱的运动轨迹为椭圆或近似椭圆。由于该种筛子的激振力是离心惯性力，故称为惯性振动筛。,惯性振动筛构造及工作原理示意图1筛箱；2筛网；3皮带轮；4主轴；5轴承；6配重轮；7重块；8板簧,惯性振动筛,图4-3共振筛的原理示意图1上筛箱；2下机体；3传动装置；4共振弹簧；5板簧；6支承弹簧；,（四）共振筛共振筛是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

11、。优点：处理量大、筛分效率高、耗电少以及结构紧凑，是一种有发展前途的筛子。,共振筛,4.2重力分选,重力分选是根据固体废物在介质中的密度差进行分选的一种方法。它利用不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中受到重力、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。分类：按介质不同，固体废物的重选可分为重介质分选、跳汰分选、风力分选和摇床分选等。,各种重选的共同工艺条件：固体颗粒间必须存在密度差异；分选过程都是在运动介质中进行的在重力、介质动力及机械力的综合作用下，使颗粒群松散并按密度分层；分好层的物料在运动介质流的推动下互相迁移，彼此分离，并获得不同密度的最

12、终产品。,一、重介质分选,（一）基本原理重介质：通常将密度大于水的介质称为重介质。包括重液和重悬液两种流体。重介质密度一般应该介于大密度和小密度颗粒之间。重介质分选：在重介质中使固体废物中的颗粒群按密度分开的方法。重介质原理：为使分选过程有效地进行，需选择重介质密度（c）介于固体废物中轻物料密度（L）和重物料密度（w）之间，即LCw凡颗粒密度大于重介质密度的重物料都下沉，集中于分选设备的底部成为重产物，颗粒密度小于重介质密度的轻物料都上浮，集中于分选设备的上部成为轻产物，它们分别排出，从而达到分选的目的。,（二）对重介质性能的要求重介质特点：由高密度的固体微粒和水构成的固液两相分散体系，它是密

13、度高于水的非均匀介质。高密度固体微粒起着加大介质密度作用，故称为加重质。1加重质的选择最常用的加重质有：硅铁、磁铁矿等。2对重介质性能要求密度高、粘度低，化学稳定性好（不与处理的废物发生化学反应）、无毒、无腐蚀性。易回收再生等特性。,（三）重介质分选设备分选设备：目前常用的是鼓形重介质分选机。结构与：外形是一圆筒转鼓，由四个辊轮支撑，通过圆筒腰间的大齿轮由传动装置带动旋转（转速2r/min)。在圆筒的内壁沿纵向设有扬板，用以提升重物到溜槽内。圆筒水平安装。工作原理：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，密度大于重介质的颗粒沉于槽底，由扬板提升落入溜槽内，被排出槽外成为重产物

14、；密度小于重介质的颗粒随重介质流从圆筒溢流口排出成为轻产物。应用：鼓形重介质分选机适用于分离粒度较粗（4060mm）的固体废物。,扬板,二、跳汰分选,(一）跳汰分选原理跳汰分选是垂直变速介质流中按密度分选固体废物的一种方法。通常使用水为介质，故称为水力跳汰分选。水力跳汰分选设备称为跳汰机。固体废物给入跳汰机的筛板上，在水介质中受到脉冲力作用，于是，整个筛面上的物料层不断地被冲起又落下，逐渐形成一按密度分层的床面。一个脉冲循环中包括这样两个过程：床面先是浮起，然后被压紧。在浮起状态，轻颗粒加速较快，运动到床面物上面；在压紧状态重颗粒比轻颗粒加速快，钻入床面物的下层中，脉冲作用使物料分层，。分层后

15、，密度大的重颗粒群集中于底层，其中小而重的颗粒会透筛成为筛下重产物，密度小的轻物料群进入上层，被水平水流带到机外成为轻产物。,（二）跳汰分选设备分类：按推动水流运动方式，分为隔膜跳汰机和无活塞跳汰机两种。隔膜跳汰机是利用偏心连杆机构带动橡胶隔膜作往复运动，借以推动水流在跳汰室内作脉冲运动。无活塞跳汰机：采用压缩空气推动水流。应用：跳汰分选为古老的选矿技术。在固定废物的分选中，国外主要用作混合金属废物的分离。,三、风力分选,风力分选简称风选，又称气流分选，是以空气为分选介质，在气流作用下使固体废物颗粒按密度和粒度大小进行分选。分选按气流方向分：上升气流风选水平气流风选,（一）风力分选的原理1上升

16、流风选机风选原理：颗粒在空气中的沉降末速(自由沉降）mgR+f式中：R阻力；f浮力。,式中：d颗粒直径；S颗粒密度；空气密度；阻力系数；g重力加速度。,又因：S，SS，移项得：,结论：由上式可看出，颗粒沉降末速与颗粒的密度、粒度及形状有关。当颗粒粒度一定时，密度大的颗粒沉降末速大；当颗粒密度相同时，直径大的颗粒沉降末速大。等降颗粒：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，这样的颗粒称为等降颗粒。等降比（e0）：密度小的颗粒粒度（dr1）与密度大的颗粒粒度（dr2）之比，以e0表示。,两颗颗粒等降则：,因此：,颗粒在空气中沉降时，所受到的阻力远小于在水中沉

17、降时所受到的阻力。所以颗粒在静止空气中沉降到达末速所需时间和沉降距离都较长。颗粒在上升气流中达到沉降末速时，颗粒的沉降速度（v0）等于颗粒对介质的相对速度（v0）和上升气流速度（ua）之差，即v0v0ua所以，上升气流可以缩短颗粒达到沉降末速的时间和距离。因此，在风选过程中常采用上升气流。,由自由沉降等降比的通式可知，等降比（e0）降随两种颗粒的密度差（S2-S1）的增大而增大；而且e0还是阻力系数（）的函数。理论和实践表明，将随颗粒粒度变细而减小。为了提高分选的效率，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。,颗粒在实际的风选过程中的运动是干涉沉降。在干涉

18、条件下，上升气流速度远小于颗粒的自由沉降末速时，颗粒群就呈悬浮状态（因为vhsv0）。颗粒的干涉末速（vhs）为：,式中：物料的容积浓度；n值的大小与物料的粒度及形状有关，介于2.334.65之间。,在颗粒达到末速保持悬浮状态时，上升气流速度（ua）和颗粒的干涉末速（vhs）相等。使颗粒群开始松散和悬浮的最小上升气流速度（umin）为：umin0.125v0,在干涉沉降条件下，使颗粒群按密度分选时，上升气流速度的大小，应根据固体废物中各种物质的性质，通过实验确定。,小密度颗粒的干涉末速上升气流速度大密度颗粒的干涉末速,2水平气流风选原理,在水平气流分选器中，物料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的。,颗粒d的受力分析x,空气的动压力（R）,式中：阻力系数；空气密度；u水平气流的速度。,颗粒本身的重力（G）：,颗粒的运动方向将和两力的合力方向一致，并且由合力与水平夹角（）的正切值来确定：,由上式可知，当水平气流速度一定，颗粒粒度相同时，密度大的颗粒沿