固体废物预处理 固体废弃物的处理与资源化 教学

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含有大量废纸的城市垃圾----近年来国外已采 用半湿式和湿式破碎。
二、影响破碎效果的因素
影响破碎过程的因素是物料机械强度及破碎力。物料的机 械强度是物料一系列力学性质所决定的综合指标,力学性质 主要有硬度、解理、韧性及物料的结构缺陷等。
(一)硬度
硬度是指物料抵抗外界机械力侵入的性质。硬度愈高、抵 抗外界机械力侵入的能力愈大,破碎时愈困难。硬度反映了 物料的坚固性
1、水平压实器 2、三项垂直压实器 3、回转式压实器
平面压实技术结构图
三相压实器
回转式压实器结构示意
五、固体废物压实设备的选择
固体废物压实设备选用应考虑下列要点: 1.被压实废物的物理特征,包括颗粒大小、成分、含水 率与容重等。 2.向压实器料斗中供料传输方式。 3.对压实后废物的处理方法与利用途径。 4.压实机械特征参数,包括装载室的大小、压头往返循 环时间、机械的体积吞吐量、压力大小、压头贯入度、 压实比与单元的外形尺寸等。 5.压实机械的操作特性,包括能源用量、维修要求、操 作的简易性、性能的可靠性、噪音水平、空气与水的污 染控制等要求。 6.操作地点选择,包括位置、高度、道路以及与环境有 关的限制因素。
磨碎机破碎比可达40~400以上。
三、破碎产物的特性表示
2.破碎比与破碎段
若要求的破碎比不大,一段破碎即可。有些固体废物的 分选工艺要求入料的粒度很细,破碎比很大,可根据实际 需要将几台破碎机或磨碎机依次串联起来组成破碎流程。 对固体废物进行多次(段)破碎,总破碎比等于各段破碎比的 乘积。
i=i1•i2•i3•••in
1—夯锤 2—刀具 3—推料杆 4—压头
回转式剪切机示意图
(三)颚式破碎机
(四)反击式破碎机
(五)冲击式破碎机
球磨机
双级辊分级破碎机
六、固体废物破碎设备的选用
固体废物破碎设备选用时应考虑下列要点: 1.待破碎物的性质及其破碎后的性质 2.废物的物理成分、外形尺寸与破碎后的粒度。 3.破碎机进料方式与容重。为避免挂料与清理要求,破碎 机外壳要有足够的容量。 4.操作类型(连续或间歇)。 5.操作特征,包括能源需要,维修、操作的简易性,性能 的可靠性,噪音、空气与水源的污染控制,防止危险物进入 破碎机的措施等。 6.地点选择,包括空间、高度、通路、噪音与环境等限制 因素。 7.破碎后物料的贮存,以及与下一操作环节的衔接关系。
(3-8)
Vi--压实前废物的体积 Vf--压实后废物的体积。
(四)压缩比与压缩倍数
压缩比r--固体废物经压实处理后体积减小的程度。
r= Vf/Vi
(3-9)
r越小,压实效果越好。
压缩倍数n(应用多)--固体废物经压实处理后,体
积压实的程度。
n= 1/r=Vi/Vf
(3-10)
四、固体废物的压实设备
图3-4 机械能破碎 a—压碎; b—劈碎;c—折断;d—磨碎;e—冲击破碎
破碎方法的选择
固体废物的强度特别是硬度,直接影响到破 碎方法的选择。
脆硬性的废物----宜采用劈碎、冲击、挤压破 碎和磨碎,或是采用剪切、冲击破碎和磨碎;而 当废物体积较大不能直接将其供人破碎机时,需 先行将其切割到可以装入进料口的尺寸,再送入 破碎机内。
(3)固体废物粉碎后,原来联生在一起的矿物或联 结在一起的异种材料等单体分离,便于从中分选、 拣选回收有价物质和材料。
(4)防止粗大、锋利废物损坏分选、焚烧、热解等 设备或炉腔。
(5)为固体废物的下一步加工和资源化作准备。
方法
破碎方法可分为干式破碎、湿式破碎、半湿式破 碎三类。其中,湿式破碎与半湿式破碎在破碎的同 时兼具有分级分选的处理。
的变小,裂缝及裂纹逐渐消失,强度逐渐增大,力学的均匀 性增高,故细磨更为困难。
二、影响破碎效果的因素
总体来说,固体废物的机械强度反映了固体废物抗破碎的 阻力。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。其中抗压强度最大,抗剪强度次之,抗弯 强度较小,抗拉强度最小。一般以固体废物的抗压强度为标 准来衡量。抗压强度大于250 MPa者为坚硬固体废物,40-250 MPa者为中硬固体废物,小于40 MPa者为软固体废 物。
三、破碎产物的特性表示
1.粒径和粒度分布
统计直径----例如定向直径是在某个固定方向平行测得的颗 粒的长度尺寸。
筛径----指物料通过筛子的筛孔的孔径。
粒度分布的表示方法有累积曲线和频度曲线两种。
累积曲线----指比某一粒径大或小的颗粒量占总颗粒量的质 量分数(指小于或大于某一粒径的百分含量)对应于粒径的曲线。
干式破碎即通常所说的破碎。按所用的外力即消 耗能量形式的不同,干式破碎可分为机械能破碎和 非机械能破碎两种方法。机械能破碎是利用工具对 固体废物施力而将其破碎的。非机械能破碎则是利 用电能、热能等对固体废物进行破碎的新方法,如 低温破碎、热力破碎、低压破碎和超声波破碎等。
分类 物理:低温冷冻破碎、湿式破碎。
机械:剪切、冲击、挤压等。 低温冷冻破碎
利用其低温变脆的性能,低温破碎通常采用液氮 作致冷剂。液氮具有致冷温度低、无毒、无爆炸危 险等优点。但制备液氮需耗用大量能源,故低温破 碎的对象仅限于常温难破碎的废物,如橡胶和塑料。 湿式破碎:
湿式破碎具有以下优点:①使含纸垃圾变成均质 浆状物,可按流体处理;②不孽生效蝇、无恶臭、 卫生条件好;③噪声低、无发热、爆炸、粉尘等危 害;④适用于回收垃圾中的纸类、玻璃及金属材料 等。
三、固体废物压实的量度
常用下述指标表示废物的压实程度。
(一)空隙比与空隙率
空隙比--固体废物的空隙体积与固体颗粒体积(包括水分)之比
e= Vv/ Vs
(3-3)
空隙率--固体废物的空隙体积与固体颗粒表观体积之比
ε= Vv/ Vm
(3-4)
空隙比与空隙率越低,表明压实程度越高,相应的密度越大。
(二)湿密度(常用)与干密度(容重)
二、影响破碎效果的因素
影响破碎过程的因素是物料机械强度及破碎力。物料的机 械强度是物料一系列力学性质所决定的综合指标,力学性质 主要有硬度、解理、韧性及物料的结构缺陷等。
(三)解理 物料在外力作用下沿一定方向破裂成光滑平面的性质叫解
理,解理是结晶物料特有的性质。所形成的平滑面称作解理 面(若不沿一定方向破裂而成凹凸不平的表面者称为断口)。 按解理发育程度可分为下面五种类型:①极完全解理;②完 全解理;③中等解理;④不完全解理;⑤极不完全解理。
•磨碎--使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称 为磨碎。固体废物经破碎和磨碎后,颗粒变得小而 均匀。
目的
(1)原来不均匀的固体废物经破砷或粉磨之后容易 均匀一致,可提高焚烧、热解、熔烷、压缩等作业 的稳定性和处理效率。
(2)固体废物粉碎后容重增加,容量减少,便于压 缩、运输、贮存和高密度填埋和加速复土还原。
筛分
筛上物 破碎
预先筛分和检查筛分破碎
五、固体废物破碎机械
用于城市垃圾的破碎机械大体有三种类型:冲 击磨切型、剪切粉碎性与挤压破碎型。
(一)锤式破碎机 (二)剪切破碎机 (三)颚式破碎机 (四)反击式破碎机 (五)冲击式破碎机
(一)锤式破碎机
(二)剪切式破碎机
往复剪切机示意图
林德曼型破碎机
频度曲线----指某一粒径范围内的颗粒量占总颗粒量的质量 分数(指相邻两个粒级间的百分含量)与粒径间隔的比对应于各 自粒径范围所作的曲线。
三、破碎产物的特性表示
2.破碎比与破碎段
破碎比----在破碎过程当中,原废物粒度与破碎产物粒度的比 值称为破碎比。破碎比表示废物被破碎的程度。破碎机的能量 消耗和处理能力都与破碎比有关。
脆性大的物料在破磨中容易被粉碎,易过磨、过粉碎。脆性 小的不容易被粉碎,破磨中不容易过磨、过粉碎。
延展性多为一些自然金属矿物所具有,它们在破磨中容易被 打成薄片而不易磨成细粒。
柔性、挠性及弹性多为一些纤维结晶矿物(如石棉)、片状结 晶矿物(云母、辉钼矿等)所具有,这些物料破碎及解理并不困 难,粉碎成细粒十分困难。
固体废物----压实处理----可制取高密度惰性块 料,便于贮存、填埋或作为建筑材料使用。
二、固体废物压实的原理
表观体积是废物颗粒有效体积与空隙占有的体 积之和:
Vm=Vs+Vv
(3-1)
式中:Vm--固体废物的表观体积
Vs--固体颗粒体积(包括水分)
Vy--空隙体积
二、固体废物压实的原理
固体废物--压实操作--压力的增大--空隙体积减小--表观 体积也随之减小--容重增大。
二、影响破碎效果的因素
影响破碎过程的因素是物料机械强度及破碎力。物料的机械 强度是物料一系列力学性质所决定的综合指标,力学性质主要 有硬度、解理、韧性及物料的结构缺陷等。
(二)韧性 物料受压轧、切割、锤击、拉伸、弯曲等外力作用时所表现
出的抵抗性能叫韧性,包括脆性、柔性、空隙中的气体质量,则固体废物总质量(mm)等于固体 物质质量(ms。)与水分质量(mw)之和,即:
mm=ms+mw
(3-5)
固体废物湿密度: ρw= mm/Vm
(3-6)
固体废物干密度: ρd= ms/Vm
(3-7)
(三)体积减小百分比
体积减小百分比用式(3-8)表示:
R=(Vi-Vf)/Vi×100% 式中:R--体积减小百分比
压实---冰箱与洗衣机、纸箱与纸袋、纤维、废金属细丝等 压缩性能大而复原性小的物质
木头、玻璃、金属、塑料块等很密实的固体或是焦油、污 泥等半固体废物不宜作压实处理。
容重--固体废物的干密度,用ρd表示。
ρd=ms/Vm=(mm-m水)/Vm
(3-2)
式中:ms--固体废物颗粒质量 mm--固体废物总质量,包括水分质量 m水--固体废物中水分质量。
3-1 固体废物的压实技术
一、固体废物压实的目的 二、固体废物压实的原理 三、固体废物压实的量度 四、固体废物的压实设备 五、固体废物压实设备的选择
一、固体废物压实的目的
压实又称压缩,指用机械方法增加固体废物聚 集程度,增大容重和减少固体废物表观体积,提 高运输与管理效率的一种操作技术。
固体废物----压实处理----增大容重、减少固体 废物体积----便于装卸和运输,确保运输安全与 卫生,降低运输成本;
固体废物的机械强度与废物颗粒的粒度有关,粒度小的废 物颗粒,机械强度较高。 按在破碎时的性状划分,物料分为 最坚硬物料、坚硬物料、中硬物料和软质物料四种。
三、破碎产物的特性表示
破碎产物的特性通常采用粒度分布情况和破碎比来定量描述。 1.粒径和粒度分布
表示颗粒尺寸的指标有三个:粒径、粒度分布和颗粒形状 。 球形颗粒的粒径直接用直径表示,对于不规则颗粒,粒径的 代表值一般采用球体等效直径、有效直径、统计直径和筛径等 表示。 颗粒形状----球形度 球体等效直径----指与不规则颗粒具有相同体积的直径。 有效直径----指与颗粒密度相同,并在相同流体中具有相同 沉降速度的球形颗粒的直径。
极限破碎比----实际应用过程中,破碎比常采用废物破碎前的 最大粒度与破碎后的最大粒度之比来计算,也称极限破碎比。 破碎机给料口宽度常根据最大物料直径来选择。
真实破碎比----科研和理论研究中,破碎比常采用废物破碎前 的平均粒度与破碎后的平均粒度之比来计算,这一破碎比称为 真实破碎比。
破碎机的平均破碎比在3~30之间。
破碎段数主要决定于破碎废物的原始粒度和最终粒度。 破碎段数越多,破碎流程就越复杂,工程投资相应增加。 若条件允许,破碎段数应尽量减少。
四、固体废物破碎工艺
固体废物 破碎
破碎产物
单纯破碎
固体废物
筛下物
筛分
筛上物 破碎
破碎产物 预先筛分破碎
固体废物
破碎 筛上物
筛分 破碎产物
检查筛分破碎
固体废物
筛下物
3-2 固体废物的破碎技术
• 一、固体废物破碎的目的及方法 • 二、影响破碎效果的因素 • 三、破碎产物的特性表示 • 四、固体废物破碎工艺 • 五、固体废物破碎机械 • 六、固体废物破碎设备的选择
一、固体废物破碎的目的及方法
•破碎--利用外力克服固体废物质点间的内聚力而 使大块固体废物分裂成小块的过程。
解理发育的物料容易破碎,产品粒子往往呈片状、纤维状 等特殊形状。
二、影响破碎效果的因素
影响破碎过程的因素是物料机械强度及破碎力。物料的机 械强度是物料一系列力学性质所决定的综合指标,力学性质 主要有硬度、解理、韧性及物料的结构缺陷等。
(四)结构缺陷 结构缺陷对粗块物料破碎的影响较为显著,随着矿块粒度
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