垃圾破碎

第二节固体废物的破碎

一、破碎的日的

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称为破碎；使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎。破碎是所有固体废物处理方法的必不可少的预处理工艺，是后续处理与处置必须经过的过程。

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，破碎寸愈困难：硬度反映了物料的坚固性。

对于坚固性指标的测定，一种是从能耗观点出发。如F．C．邦德功指数就足以能耗来测定物料坚固性；另一种是从力的强度出发，如岩矿硬度的测定。国外多川F．(：。邦德功指数反映物料的坚固性，这种办法比较可靠，只要测出各种物料的功指数大小就能判明各种物料的坚固性。我国通常用莫氏硬度及普氏硬度系数．厂表示物料的坚固性。莫氏硬度是相对硬度，选取10种标准矿物作硬度等级，这10种矿物及硬度等级分别是：

滑石(1)石膏(2)方解石(3)萤石(4)磷灰石(5)长石

(6)石英(7)黄玉(8)刚玉(9)金刚石(10)

这种办法比较粗略，而且各个硬度等级之间有的差距小，有的差距大。普氏硬度系数．厂与物料的抗压极限强度o·+密切相关。

真9·j}／二——-100(3—11)

当存在几种物料时，用上述方法测出的数值大小顺序也就反映它们破碎的难易顺序。

(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、延展性，挠性、弹性等力学性质。一般说来，自然界的物料多数都具有脆性，但有的较大，有的较小。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。

(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。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。

(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。

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250MPa 者为坚硬固体废物，40—250MPa者为中硬固体废物，小于40MPa者为软固体废物。

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。

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，千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。

图3—4所示为机械能破碎常用的方法。有压碎、劈碎、剪切、磨剥、冲击等破碎作用方式。冲击作用有重力冲击和动冲击。重力冲击是物体落到一个硬表面上，在自重作用下被撞碎的过程；动冲击是指供料碰到一个比它硬的快速旋转的表面时发生的作用。磨剥作用是在两个坚硬的物体表面的中间来碾碎废物的。压碎作用是将材料在挤压设备两个坚硬表面之间的挤压，这两个表面或者都是移动的，或者是一个静止一个移动。剪切作用指切开或割裂废物，特别适合于二氧化硅含量低的松软物料。劈碎需要刃口，适合破碎机械强度较小的废物，如生活垃圾、秸秆、塑料等。一般的破碎机同时兼有多种破碎方法，通常是破碎机的组件与要被破碎的物料间多种作用力起混合作用。

肄千缭图3—4常用破碎机的破碎方式(a)压碎；(b)劈碎；(c)剪切；(d)磨剥；(e)冲击破碎固体废物的机械强度特别是废物酌硬度，直接影响到破碎方法的选择。对于脆硬性的废物宜采用劈碎、冲击、挤压破碎；对于柔韧性废物宜利用其低温变脆的性能而有效地破碎，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，再送人破碎机内；对于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。

四、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。

球体等效直径是指与不规则颗粒具有相同体积的直径。

有效直径是指与颗粒密度相同，并在相同流体中具有相同沉降速度的球形颗粒的直径。

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。

筛径是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。

累积曲线是指比某一粒径大或小的颗粒量占总颗粒量的质量分数对应于粒径的曲线。

频度曲线是指某一粒径范围内的颗粒量占总颗粒量的质量分数与粒径间隔的比对应于各自粒径范围所作的曲线。

2．破碎比与破碎段

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。

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。

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。

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、固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎段。若要求的破碎比不大，一段破碎即可。有些固体废物的分选丁艺要求人料的粒度很细，破碎比很大，可根据实际需要将几台破碎机或磨碎机