第3章 固体废物预处理-1(压实破碎2h 原理)

六、破碎设备



颚式破碎机 锤式破碎机 冲击式破碎机 剪切式破碎机 辊式破碎机 粉磨机
主要用于破碎强度及韧性高、腐蚀性强的废物。
主要用于工矿 业固废的破碎
主要用于破碎中等硬度且腐蚀性弱的固体废物。
主要用于工矿 业固废、硬质 塑料、干燥木 质废物等
适用于破碎中等硬度、软质、脆性、韧性以及纤维状等多种废物。
三、压实程度的度量

空隙比与空隙率：与固废压实程度和密度成反比。
e Vv Vs

Vv Vm
d ms Vm
湿密度与干密度：压实前后固废密度值及其变化率 大小。
w mm Vm

体积减小百分比
R

Vi V f Vi

100%

R为固废体积减小百分比； Vi为废物压缩前原始体积； Vf为废物压缩后最终体积。 压缩比：固废经压实处理后 体积减小的程度； 压缩倍数：固废经压实处理 后体积压实的程度，工程应 用；
二、压实的原理
大多数固体废物是由不同颗粒与颗粒间的空隙组 成的集合体。自然堆放时，表观体积是废物颗粒有效 体积与孔隙占有的体积之和，即:
Vm Vs Vv
Vm为固体废物的表观体积；
Vs为固体颗粒体积（包括水分）；
Vv为孔隙体积。
进行压实操作时，随压力强度的↑ ，孔隙体积↓ ，表观体积也 随之↓ ，而容重↑ 。
（二）湿式破碎

湿式破碎是利用特制的破碎机将投入机内的含纸垃 圾和大量水流一起剧烈搅拌和破碎成为浆液的过程， 从而可以回收垃圾中的纸纤维。这种使含纸垃圾浆 液化的特制破碎机称为湿式破碎机。 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不孽生蚊蝇、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。
四、破碎产物的特性表示

1.破碎比 –在破碎过程中，原废物粒度与破碎后产 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小 的倍数，即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。
破碎比的计算方法
① 极限破碎比：用废物破碎前的最大粒度
(Dmax)与破碎后最大粒度(dmax)的比值来确 定破碎比(i) i＝Dmax/dmax 极限破碎比在工程设计中常被采用---根 据最大块直径来选择破碎机给料口宽度。
固体废物的硬度

按废物破碎时的性状确定：最坚硬、坚硬、中硬 和软质物料。 按莫氏硬度选出10种标准矿物：软→硬排列顺序 为：
–滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、 黄玉石、刚玉和金刚石。 –各种固体废物的硬度可通过与这些矿物相比较来确定


实际工程中，固体废物的硬度在一定程度上反映 被破碎的难易程度，因而可以用废物的硬度表示 其可碎性。
三、固体废物的破碎方法



干式破碎 按破碎固体物所用的外力(消耗能量的形式)可分 为机械能破碎和非机械能破碎两类方法。 湿式破碎 利用特制的破碎机将投入机内的含纸垃圾和大量 水流一起剧烈搅拌和破碎成为浆液的过程。 半湿式破碎 破碎和分选同时进行。利用不同物质在一定均匀 湿度下其强度、脆性（耐冲击性、耐压缩性、耐 剪切力）不同而破碎成不同粒度。

磨碎：使小块固体废物颗粒分裂成细粉的 过程。
破碎的目的：
① ②
使固体废物的容积减小，便于运输和贮存。
为固体废物的分选提供所要求的入选粒度，以便有 效地回收固体废物中的某种成分。(资源化)
使固体废物的比表面积增加，提高焚烧、热分解、 熔融等作业的稳定性和热效率。(提高处理效率) 为固体废物的下一步加工作准备。
③
④
⑤
对破碎后的生活垃圾进行填埋处置时，压实密度高 而均匀，可以加快复土还原。(填埋处置) 防止粗大、锋利的固体废物损坏分选、焚烧和热解 等设备。(设备防护)
⑥
二.影响破碎效果的因素

物料机械强度：固体废物抗破碎的阻力。由硬度、解理、韧 性、物料结构缺陷等力学性质决定的综合指标； – 硬度：指固废抵抗外力机械侵入的能力(物料坚固性)；

一些需要破碎的废物在常温下呈现较高的可 塑性，用传统的破碎机难以破碎，需要采取 特殊破碎方法。
–废橡胶在压力作用下能产生较大的塑性变形， 可利用其低温变脆的性能而有效地破碎。
–破碎金属切削下来的金属屑，压力只能使其压 实成团，但不能碎成小片或小条、粉末，必须 采用特制的金属切削破碎机进行有效的破碎。
– 抗压强度>抗剪强度>抗弯强度>抗拉强度

一般以固体废物的抗压强度为标准来衡量；
– 抗压强度>250MPa ----坚硬固体废物； – 40-250MPa ----中硬固体废物； – <40MPa ----软固体废物。

与废物颗粒的粒度有关；
– 粒度小的废物颗粒，其宏观和微观裂缝比大粒度颗粒 要少，因而机械强度较高。
固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破 碎段；若要求破碎比不大，一段破碎即可满足。 对固体废物进行多次(段)破碎，其总破碎比等于 各段破碎比(i1，i2，……，in)的乘积
i=i1 x i2 x i3 x ……x in


破碎段数是决定破碎工艺流程的基本指标，它主 要决定破碎废物的原始粒度和最终粒度。

压缩比与压缩倍数

r V f Vi
n Vi V f

一般固废压缩倍数为3～5，若 破碎后再压实可达5～10倍。
四、ห้องสมุดไป่ตู้实设备

类别：固定和移动 固定式压实器：凡用人工或机械方法（液压 方式为主）把废物送进压实机械中进行压实 的设备称为固定式压实器。 如各种家用小型压实器、废物收集车上配 备的压实器及中转站配置的专用压实机。 移动式压实器：是指在填埋现场使用的轮胎 式或履带式压土机、钢轮式布料压实机以及 其他专门设计的压实机具。

–韧性：物料受外力作用时表现出的抵抗性能 ( 脆性、柔 性..)； –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（结晶物料特性）； – 结构缺陷：物料随粒度变小而强度增大，裂缝裂纹消失， 力学均匀性增高，细磨更为困难。主要影响粗块物料破碎。 破碎力
物料机械强度

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。

破碎段数越多，破碎流程就越复杂，工程投资相 应增加，因此，在可能的条件下，应尽量采用一 段或两段流程。

为避免机器的过度磨损，工业固体废物的 尺寸减小往往分几步进行，一般采用三级 破碎，
–第一级破碎把材料的尺寸减小到3in(7.62cm)
–第二级破碎减小到1in(2.54cm)， –第三级减小到1／8in(0.32cm)。
第三章 固体废物的预处理
第1节 固体废物的压实
一、概念与目的

概念：通过外力加压于松散的固体废物，以缩 小其体积，使固体废物变得密实的操作简称为 压实，又称为压缩。
– 如若采用高压压实，除减少空隙外，在分子之间可 能产生晶格的破坏使物质变性。

目的：
– 可增大容重、减少固体废物体积以便于装卸和运输， 确保运输安全与卫生，降低运输成本； – 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。

机械能破碎和非机械能破碎
–非机械能破碎是利用电能、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、减压破碎及超声破碎等。
–机械能破碎是利用破碎工具(如破碎机的齿板、 锤子、球磨机的钢球等)对固体废物施力而将其 破碎的。

主要有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等方法。

目前广泛应用的是机械能破碎。
容重就是固体废物的干密度，用d表示。
ms mm m水 d Vm Vm
ms为固体废物颗粒重； mm为固体废物总重，包括水分重； m水为固体废物中水分重。


压实的实质可看作是消耗一定的压力能，提高 废物容重的过程。当固废受到外界压力时，各 颗粒间相互挤压，变形或破碎，从而达到重新 组合的效果。 适于压实处理的主要是压缩性能大而复原性小 的物质。木材、金属、玻璃、塑料块等本身已 经很密实的固体或焦油、污泥等半固体废物不 宜作压实处理。
破碎比的计算方法
②
真实破碎比：用废物破碎前的平均粒度 (Dcp)与破碎后平均粒度(dcp)的比值来确定 破碎比(i) i＝Dcp/dcp 真实破碎比能较真实地反映破碎程度， 所以在科研及理论研究中常被采用。 一般破碎机的平均破碎比在 3~30之间， 磨碎机破碎比可达40~400以上。
2.破碎段


单纯的破碎流程
–流程和破碎机组合简单; –操作控制方便、占地面积少; –对破碎产品粒度要求不高。

带有预先筛分的破碎流程
–预先筛除废物中不需要破碎 的细粒，相对地减少了进入破 碎机的总给料量， –有利于节能。

带有检查筛分的后两种破碎流程
–能够将破碎产物中一部分大于所要求的产 品粒度颗粒分离出来，送回破碎机进行再 破碎， –可获得全部符合粒度要求的产品。
主要用于破碎 家具、电视机、 杂器等生活废 物
适用于破碎强度大，体积大的固废。
主要用于金属 材料的剪切
用于硬度较大的固体废物的中碎和细碎。
主要用于破碎 脆性和含泥粘 性废物。
用于矿业和工业固废处理与利用。
煤矸石生产水泥、砖瓦
主要用于煤矸 石生产水泥； 钢渣生产砖瓦 等原料的制备。
七. 其他破碎方法
(a)压碎
(b) 劈碎
(c) 折断
(d) 磨剥
（e）冲击破碎

破碎方法选择：视固体废物的机械强度， 特别是废物的硬度而定。
–对坚硬物---挤压破碎和冲击破碎十分有效； –对脆性废物---劈碎、冲击破碎为宜。

一般破碎机都是由两种或两种以上的破碎 方法联合作用对固体废物进行破碎；
–压碎和折断、冲击破碎和磨碎等。
（一）低温破碎

对于在常温下难以破碎的固体废物，可利用其低 温变脆的性能而有效地破碎。也可利用不同的物 质脆化温度的差异进行选择性破碎，即所谓低温 破碎技术。常采用液氮作制冷剂。
–汽车轮胎、包覆电线、废家用电器等；

低温破碎与常温破碎相比，动力消耗可减至1/4 以下，噪声降低4dB，振动减轻1/4-1/5。
五、压实器的选择


压实器的选择主要针对压缩比 应当选择合适的压缩比和使用 压力。 此外，应注意压缩过程中的情 况，如城市垃圾压缩过程中会 出现水分，塑料热压时会粘在 压头上等，应对不同废物采用 不同压缩机。
第二节 固体废物的破碎
一.破碎的目的

破碎：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；

城市生活垃圾经高压压实处理时，由于过程的挤 压和升温，可使垃圾中的BOD5从6000mg/L降至 200mg/L ， COD 从 8000mg/L 降到 150mg/L 。大 大降低了腐化性；不再滋生昆虫等，可减少疾病 传播与虫害，从而减轻了对环境的污染。


国外采用垃圾高度压实成捆的处理工艺： 生活垃圾 → 预压缩 → 金属铁丝网包紧 → 主压缩（160～200kgf/cm2，压缩比约1/5） → 捆扎→沥青中浸渍约10秒进行沥青包覆 → 约一吨重的垃圾捆包→ 填埋。 压缩捆包后填埋时更容易布料且均匀。将来场 地沉降也较均匀，捆包填埋也大大减少了扬尘 的危害。
半湿式选择性破碎分选的特点
①能使城市垃圾在一台设备中同时进行破碎和分选 作业； ②可有效地回收垃圾中的有用物质。 –从第Ⅰ组产物中可得到纯度为80％的堆肥原 料--厨房垃圾；从第Ⅱ组产物中可回收纯度为 85—95％的纸类；从第Ⅲ组产物中可得纯度 为95％的塑料类，回收废铁纯度达98％； ③对进料的适应性好，易破碎的废物首先破碎并及 时排出，不会产生过粉碎现象。
五、破碎工艺


根据固体废物的性质、粒度大小，要求的 破碎比和破碎机的类型，每段破碎流程可 以有不同的组合方式。破碎机常和筛子配 用组成破碎流程。 固体废物的分选(浮选、磁选、电选等工 艺) ，由于要求的入选粒度很细，破碎比 很大，往往需要把几台破碎机依次串联， 或根据需要把破碎机和磨碎机依次串联组 成破碎和磨碎流程。
（三）半湿式选择性破碎分选


半湿式选择性破碎分选是利用城市垃圾中 各种不同物质在一定湿度下强度和脆性的 差异，破碎成不同粒度的碎块，然后通过 不同筛孔加以分离的过程。 该过程是在半湿(加少量水)状态下，通过 兼有选择性破碎和筛分两种功能的装置中 实现的，因此，这种装置称为半湿式选择 性破碎分选机。