《固體廢物分》PPT課件.ppt

第四章 固體廢物分選(2),重點(diǎn)：磁選、電選、浮選,4-3 磁力分選,磁選是利用固體廢物中各種物質(zhì)的磁性差異在不均勻磁場(chǎng)中進(jìn)行分選的一種處理方法。,一、磁選,（一）磁選原理,磁選過(guò)程是將固體廢物輸入磁選機(jī)后，磁性顆粒在不均勻磁場(chǎng)作用下被磁化，從而受磁場(chǎng)吸引力的作用，使磁性顆粒吸在圓筒上，并隨圓筒進(jìn)入排料端排出；非磁性顆粒由于所受的磁場(chǎng)作用力很小，仍留在廢物中而被排出。,實(shí)現(xiàn)磁選的必要條件,磁性顆粒分離的必要條件是磁性顆粒所受的磁力必須大于與它方向相反的機(jī)械力的合力， 即 f磁f機(jī) 該式不僅說(shuō)明了不同磁性顆粒的分離條件，同時(shí)也說(shuō)明了磁選的實(shí)質(zhì)，即磁選是利用磁力與機(jī)械力對(duì)不同磁性顆粒的不同作用而實(shí)現(xiàn)的。,（二）磁選機(jī)磁場(chǎng),磁體周?chē)目臻g存在著磁場(chǎng)。磁場(chǎng)的基本性質(zhì)就是它對(duì)給入其中的磁體產(chǎn)生的磁力作用。因此，在磁選機(jī)能使磁體產(chǎn)生磁力作用的空間，稱(chēng)為磁選機(jī)的磁場(chǎng)。 磁場(chǎng)可分為均勻磁場(chǎng)和非均勻磁場(chǎng)兩種。 均勻磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向一致。 非均勻磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向都是變化的。磁場(chǎng)的非均勻性可用磁場(chǎng)梯度來(lái)表示。 磁場(chǎng)梯度-磁場(chǎng)強(qiáng)度隨空間位移的變化率，用dH/dx表示，為矢量。 均勻磁場(chǎng)dH/dx=0； 非均勻磁場(chǎng)dH/dx0,（三）固體廢物中各種物質(zhì)磁性分類(lèi),1、強(qiáng)磁性物質(zhì)：其比磁化系數(shù)x03810-6m3/kg，在弱磁場(chǎng)磁選機(jī)中可分離出這類(lèi)物質(zhì)。 2、弱磁性物質(zhì)：其比磁化系數(shù)x0=(0.197.5)10-6m3/kg，可在強(qiáng)磁場(chǎng)磁選機(jī)中回收。 3、非磁性物質(zhì)：其比磁化系數(shù)x00.1910-6m3/kg，在磁選機(jī)中可與磁性物質(zhì)分離。,磁化系數(shù)x0:單位質(zhì)量的固體廢物在單位強(qiáng)度的外磁場(chǎng)中所產(chǎn)生的磁矩。,磁選機(jī)中使用的磁鐵有兩類(lèi)： 電磁用通電方式磁化或極化鐵磁材料； 永磁利用永磁材料形成磁區(qū)。其中永磁較為常用。,（四）磁選設(shè)備,CT型永磁磁力滾筒,磁力滾筒,1磁力滾筒 磁力滾筒又稱(chēng)磁滑輪，有永磁和電磁兩種。應(yīng)用較多的是永磁滾筒 結(jié)構(gòu)：主要組成部分是一個(gè)回轉(zhuǎn)的多極磁系和套在磁系外面的用不銹鋼或銅、鋁等非導(dǎo)磁材料制的圓筒。磁系與圓筒固定在同一個(gè)軸上，安裝在皮帶運(yùn)輸機(jī)頭部（代替?zhèn)鲃?dòng)滾筒）。 工作原理：將固體廢物均勻地給在皮帶運(yùn)輸機(jī)上，當(dāng)廢物經(jīng)過(guò)磁力滾筒時(shí)，非磁性或磁性很弱的物質(zhì)在離心力和重力作用下脫離皮帶面；而磁性較強(qiáng)的物質(zhì)受磁力作用被吸在皮帶上，并由皮帶帶到磁力滾筒的下部，當(dāng)皮帶離開(kāi)磁力滾筒伸直時(shí)，由于磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱而落入磁性物質(zhì)收集槽中。 應(yīng)用：主要用于工業(yè)固體廢物或城市垃圾的破碎設(shè)備或焚燒爐前，除去廢物中的鐵器，防止損壞破碎設(shè)備或焚燒爐。,圓筒式磁選機(jī),2濕式CTN型永磁圓筒式磁選機(jī) CTN型為逆流型。它的給料方向和圓筒旋轉(zhuǎn)方向或磁性物質(zhì)的移動(dòng)方向相反。物料液由給料箱直接進(jìn)入圓筒的磁系下方，非磁性物質(zhì)由磁系左邊下方底板上的排料口排出，磁性物質(zhì)隨圓筒逆著給料方向移到磁性物質(zhì)排料端，排入磁性物質(zhì)收集槽中。 應(yīng)用：適用于粒度為0.6mm強(qiáng)磁性顆粒的回收及從鋼鐵冶煉排出的含鐵塵泥和氧化鐵皮中回收鐵，以及回收重介質(zhì)分選產(chǎn)品中的加重質(zhì)。 3懸吊磁鐵器 應(yīng)用：懸吊磁鐵器主要用來(lái)去除城市垃圾中的鐵器，保護(hù)破碎設(shè)備及其他設(shè)備免受損壞。 種類(lèi)：懸吊磁鐵器有一般式除鐵器和帶式除鐵器兩種。當(dāng)鐵物數(shù)量少時(shí)采用一般式，當(dāng)鐵物數(shù)量多時(shí)采用帶式。一般式除鐵器是通過(guò)切斷電磁鐵的電流排除鐵物，而帶式除鐵器則是通過(guò)膠帶裝置排除鐵物。,二、磁流體分選（MHS）,磁流體分選是一種重力分選和磁選原理聯(lián)合作用的分選過(guò)程。物料在似加重介質(zhì)中按密度差異分離，與重力分選相似；在磁場(chǎng)中按物料磁性差異分離，與磁選相似，因此即可以將磁性和非磁性物料分離，亦可以將非磁性物料按密度差異分離。 磁流體是指某種能夠在磁場(chǎng)或者磁場(chǎng)與電場(chǎng)聯(lián)合作用下磁化，呈現(xiàn)似加重現(xiàn)象，對(duì)顆粒具有磁浮力作用的穩(wěn)定分散液。 磁流體種類(lèi)：強(qiáng)電解質(zhì)溶液、順磁性溶液和磁性膠體懸浮液。 似加重后的磁流體密度稱(chēng)為視在密度。視在密度高于介質(zhì)原密度數(shù)倍，介質(zhì)真密度一股為1400l600kg/m3左右，視在密度可高達(dá)20000Kg/m3。流體的視在密度可以通過(guò)改變外磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)梯度或電場(chǎng)強(qiáng)度任意調(diào)節(jié)。因而能對(duì)任意比重組合的物料進(jìn)行有效地分選。 應(yīng)用：不僅可分選各種工業(yè)廢液而且可從城市垃圾中分選鋁、銅、鋅、鉛等金屬。,4.4電力分選,電力分選（電選）是利用城市生活垃圾中各種組分在高壓電場(chǎng)中電性的差異而實(shí)現(xiàn)分選的一種方法。,圖 轉(zhuǎn)輥與電極相對(duì)位置圖 電暈極與輥中心角度， 靜電極與輥中心角度,電暈電場(chǎng)：當(dāng)兩極相隔一定距離時(shí)（通常稱(chēng)極距），其中之一采用直徑很小的絲電極（或稱(chēng)電暈極），曲率很大，通以高壓直流負(fù)電（少數(shù)為正電），另一極為平面會(huì)很大直徑的鼓筒（接地）。 產(chǎn)生電暈放電時(shí)表現(xiàn): 在絲電極上會(huì)出現(xiàn)淺紫色的輝光； 會(huì)聽(tīng)到絲絲的象漏氣的響聲； 產(chǎn)生臭氧，在附近可以聞到此味道。 復(fù)合電場(chǎng)：指電暈電場(chǎng)和靜電場(chǎng)相結(jié)合的電場(chǎng)。,此種電選機(jī)采用電暈極和靜電極（偏極）相結(jié)合的復(fù)合電場(chǎng)， 當(dāng)高壓直流負(fù)電通至電暈極和靜電極后，由于電暈極直徑很小，從而向著輥筒方向放出大量電子，這些電子又將空氣分子電離，正離子飛向負(fù)極，負(fù)電子則飛向輥筒（接地正極），因此靠近輥筒一邊的空間都帶負(fù)電荷，靜電極則只產(chǎn)生高壓靜電場(chǎng)，而不放電。,圖 電選分離過(guò)程示意圖圖 1.高壓絕緣子；2.偏向電極；3.給料斗；4.輥筒電極；5.毛刷；6.電暈電極,（一）分選過(guò)程和原理,工作原理,廢物由給料斗均勻地給入輥筒上，隨著輥筒的旋轉(zhuǎn)，廢物顆粒進(jìn)入電暈電場(chǎng)區(qū)、由于空間帶有電荷，使導(dǎo)體和非導(dǎo)體顆粒都獲得負(fù)電荷（與電暈電極電性相同），但由于廢物顆粒電性質(zhì)的不同，運(yùn)動(dòng)和落下的軌跡也不同。 導(dǎo)體顆粒獲得負(fù)電荷后，能很快地通過(guò)轉(zhuǎn)輥傳走，與此同時(shí)，又受到偏極所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)的感應(yīng)作用，靠近偏極的一端感生正電，遠(yuǎn)離偏極的另一端感生負(fù)電，負(fù)電又迅速地由輥筒傳走，只剩下正電荷，由于正負(fù)相吸引，故它被偏極吸向負(fù)極（靜電極），加之顆粒本身又受到離心力和重力的切向分力作用，致使導(dǎo)體廢物顆粒從輥筒的前方落下（導(dǎo)體）。偏向電極（靜電極）的靜電引力作用更增大了導(dǎo)體顆粒的偏離程度。 對(duì)非導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，雖然也獲得了負(fù)電荷，但由于其導(dǎo)電性很差，獲得的電荷很難通過(guò)輥筒傳走，將與輥筒相吸，電壓越高（電場(chǎng)強(qiáng)度越大），此吸引力也就越大，隨輥筒而被帶到轉(zhuǎn)輥后方，被毛刷強(qiáng)制刷下（非導(dǎo)體）。靜電極對(duì)非導(dǎo)體顆粒還有一個(gè)排斥作用，避免掉入導(dǎo)體部分。半導(dǎo)體顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡則介于導(dǎo)體與非導(dǎo)體顆粒之間，成為半導(dǎo)體產(chǎn)品落下，從而完成電選分離過(guò)程。,（二）電選分離的基本條件,廢物顆粒進(jìn)入電選設(shè)備電場(chǎng)后，受到電力和機(jī)械力的作用。 1作用在顆粒上的電力 1）庫(kù)侖力（f1）： 作用：促使顆粒被吸引在輥筒表面上。 f1QR E 式中：QR顆粒上的剩余電荷。導(dǎo)體顆粒QR接近于零；非導(dǎo)體QR接近于1。 2）非均勻電場(chǎng)引起的作用力（f2）： 又稱(chēng)質(zhì)動(dòng)力，在電暈電場(chǎng)中，越靠近電暈電極f2越大，而靠近輥筒表面則電場(chǎng)近于均勻，f2越小，所以，對(duì)顆粒來(lái)說(shuō)f2很小，與庫(kù)侖力相比要小數(shù)百倍（對(duì)l mm顆粒)，因此，在電選中f2可忽路不計(jì)。 3）界面吸力（f3）： 界面吸力（f3）是荷電顆粒的剩余電荷和輥筒表面相應(yīng)位置的感應(yīng)電荷之間的吸引力此感應(yīng)電荷大小與剩余電荷相同，符號(hào)相反）。對(duì)導(dǎo)體顆粒來(lái)說(shuō)，放電速度快，剩余電荷少，所以，其界面吸力也按近于零，而非導(dǎo)體顆粒則反之。界面吸力促使顆粒被吸向輥筒表面。,2作用在顆粒上的機(jī)械力 1）重力（f4）： f4mgcos 式中：顆粒在輥筒表面所在的位置與輥筒半徑的夾角，度；,作用在顆粒上的力力,2）離心力（f5）：,式中：f5作用在顆粒上的離心力；v顆粒在輥筒表面上的運(yùn)動(dòng)速度；R輥筒的半徑。,3顆粒電選分離的條件,不同電性顆粒的分離應(yīng)當(dāng)具備： 對(duì)于導(dǎo)體顆粒在分選帶AB段內(nèi)分出導(dǎo)體顆粒，必須： f1f3mgcos mgcos+ f5,二、電選設(shè)備及應(yīng)用,1靜電分選機(jī)及應(yīng)用（P：79） 工作原理：將含有鋁和玻璃的廢物，通過(guò)電振給料器均勻地給到帶電輥筒上，鋁為良導(dǎo)體從輥筒電極獲得相同符號(hào)的大量電荷，因而被輥筒電極排斥落入鋁收集槽內(nèi)。玻璃為非導(dǎo)體，與帶電輥筒接觸被極化，在靠近輥筒一端產(chǎn)生相反的束縛電荷，被輥筒吸住，隨輥筒帶至后面被毛刷強(qiáng)制刷落進(jìn)入玻璃收集槽，從而實(shí)現(xiàn)鋁與玻璃的分離。,4.5浮選,浮選是在固體廢物與水調(diào)制的料漿中，加入浮選藥劑，并通入空氣形成無(wú)數(shù)細(xì)小氣泡，使欲選物質(zhì)顆粒粘附在氣泡上，隨氣泡上浮于料漿表面成為泡沫層，然后刮出回收；不浮的顆粒留在料漿內(nèi)，通過(guò)適當(dāng)處理后廢棄。 在浮選過(guò)程中，固體廢物各組分對(duì)氣泡粘附的選擇性，是由固體顆粒、水、氣泡組成的三相界面間的物理化學(xué)特性所決定的。其中比較重要的是物質(zhì)表面的濕潤(rùn)性。 固體廢物中有些物質(zhì)表面的疏水性較強(qiáng)，容易粘附在氣泡上，而另一些物質(zhì)表面親水，不易粘附在氣泡上 物質(zhì)表面的親水、疏水性能，可以通過(guò)浮選藥劑的作用而加強(qiáng)。,一、浮選原理,二、浮選藥劑,浮選藥劑：（根據(jù)藥劑在浮選過(guò)程中的作用不同）可分為捕收劑、起泡劑和調(diào)整劑三大類(lèi)。 1捕收劑： 能夠選擇性地吸附在欲選的物質(zhì)顆粒表面上，使其疏水性增強(qiáng)，提高可浮性，并牢固地粘附在氣泡上而上浮。 良好的捕收劑應(yīng)具備： 捕收作用強(qiáng)，具有足夠的活性； 有較高的選擇性，最好只對(duì)一種物質(zhì)顆粒具有捕收作用； 易溶于水、無(wú)毒、無(wú)臭、成分穩(wěn)定、不易變質(zhì)； 價(jià)廉易得。,捕收劑種類(lèi)：異極性捕收劑和非極性油類(lèi)捕收劑兩類(lèi)。 異極性捕收劑：含有極性基和非極性基。如黃藥、油酸等。從煤矸石中回收黃鐵礦時(shí)，常用黃藥作捕收劑。 非極性油類(lèi)捕收劑：主要成分為脂肪烷烴和環(huán)烷烴，常用的是煤油。從粉煤灰中回收炭，常用煤油作捕收劑。,2起泡劑 起泡劑是一種表面活性物質(zhì)，主要作用在水氣界面上，使其界面張力降低，促使空氣在料漿中彌散，形成小氣泡，防止氣泡兼并，增大分選界面，提高氣泡與顆粒的粘附性和上浮過(guò)程中的穩(wěn)定性，以保證氣泡上浮形成泡沫層。 浮選用的起泡劑應(yīng)具備： 用量少，能形成量多、分布均勻、大小適宜、韌性適當(dāng)和粘度不大的氣泡； 有良好的流動(dòng)性，適當(dāng)?shù)乃苄裕瑹o(wú)毒、無(wú)腐蝕性，便于使用； 無(wú)捕收作用，對(duì)料漿的pH變化和料漿中的各種物質(zhì)顆粒有較好的適應(yīng)性。 常用的起泡劑有松油、松醇油、脂肪醇等。,3調(diào)整劑 作用主要是調(diào)整其他藥劑（主要是捕收劑）與物質(zhì)顆粒表面之間的作用。還可調(diào)整料漿的性質(zhì)，提高浮選過(guò)程的選擇性。 調(diào)整劑按其作用可分為以下4種。 活化劑：它能促進(jìn)捕收劑與欲選顆粒之間的作用，從而提高欲選物質(zhì)顆粒的可浮性。 常用的活化劑多為無(wú)機(jī)鹽，如硫化鈉、硫酸銅等。 抑制劑：它的作用正好與活化劑相反。作用是削弱非選物質(zhì)顆粒和捕收劑之間的作用，抑制其可浮性，增大其與欲選物質(zhì)顆粒之間的可浮性差異， 常用的抑制劑有各種無(wú)機(jī)鹽（如水玻璃）和有機(jī)物（如單寧、淀粉等）。,介質(zhì)調(diào)整劑。主要作用是調(diào)整料漿的性質(zhì)，使料漿對(duì)某些物質(zhì)顆粒的浮選有利，而對(duì)另一些物質(zhì)顆粒的浮選不利。常用的介質(zhì)調(diào)整劑是酸和堿類(lèi)。 分散與混凝劑。調(diào)整料中細(xì)泥的分散、團(tuán)聚與絮凝，以減小細(xì)泥對(duì)浮選的不利影響，改善和提高浮選效果。常用的分散劑有無(wú)機(jī)鹽類(lèi)（如蘇打、水玻璃等）和高分子化合物（如各類(lèi)聚磷酸鹽）。常用的混凝劑有石灰、明礬、聚丙烯酰胺等。,三、浮選設(shè)備p94,大型浮選機(jī)每?jī)蓚€(gè)槽為一組，第一個(gè)槽稱(chēng)為吸入槽，第二個(gè)槽為直流槽。 工作原理：浮選工作時(shí)，料漿由進(jìn)漿管進(jìn)入，給到蓋板與葉輪中心處，由于葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，在蓋板與葉輪中心處造成一定的負(fù)壓，空氣由進(jìn)氣管和套管吸入，與料漿混合后一起被葉輪甩出，在強(qiáng)烈的攪拌下氣流被分割成無(wú)數(shù)微細(xì)氣泡，欲選物質(zhì)顆粒與氣泡碰撞粘附在氣泡上而浮升至料漿表面形成泡沫層，經(jīng)刮泡機(jī)刮出成為泡沫產(chǎn)品，再經(jīng)消泡脫水后即可回收。 四、浮選應(yīng)用 浮選是固體廢物資源化的一種重要技術(shù)。例如從粉煤灰中回收炭；從煤矸石中回收硫鐵礦；從焚燒爐灰渣中回收金屬等。,4.6 其他分選方法,一、摩擦與彈跳分選 （一）概述 摩擦與彈跳分選是根據(jù)固體廢物中各組分的摩擦系數(shù)和碰撞系數(shù)的差異，在斜面上運(yùn)動(dòng)或與斜面碰撞彈跳時(shí)，產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)速度和彈跳軌跡而實(shí)現(xiàn)彼此分離的一種處理方法。 城市垃圾自一定高度給到斜面上時(shí)，廢纖維、有機(jī)垃圾和灰土等近似塑性碰撞，不產(chǎn)生彈跳；而磚瓦、鐵塊、碎玻璃、廢橡膠等則屬?gòu)椥耘鲎?，產(chǎn)生彈跳，跳離碰撞點(diǎn)較遠(yuǎn)，兩者運(yùn)動(dòng)軌跡不同，因而得以分離。 （二）基本原理 （三）摩擦與彈跳分選設(shè)備與應(yīng)用 1）帶式篩 帶式篩是一種傾斜安裝帶有振打裝置的運(yùn)輸帶，如圖4-21所示。其帶面由篩網(wǎng)或刻溝的膠帶制成。帶面安裝傾角（）大于顆粒廢物的摩擦角，小于纖維廢物摩擦角。（當(dāng)斜面的傾角大于顆粒的摩擦角時(shí)，顆粒將沿著斜面向下滑動(dòng)，否則顆粒將不產(chǎn)生滑動(dòng)。）,廢物從帶面的下半部由上方給人。由于帶面的振動(dòng)，顆粒廢物在帶面上作彈性碰撞，向帶的下部彈跳，又因帶面的傾角大于顆顆粒廢物的摩擦角，所以顆粒廢物還有下滑的運(yùn)動(dòng)，最后從帶的下端排出。纖維廢物與帶面為塑性碰撞，不產(chǎn)生彈跳，并且?guī)鎯A角小于纖維廢物的摩擦角，所以纖維廢物不沿帶面下滑，而隨帶面一起向上運(yùn)動(dòng)，從帶的上端排出。在向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于帶面的振動(dòng)使一些細(xì)?；彝镣高^(guò)篩孔從篩下排出，從而使顆粒狀廢物與纖維廢物分離。 2）斜板運(yùn)輸分選機(jī) 城市垃圾由給料皮帶運(yùn)輸機(jī)從斜板運(yùn)輸分選機(jī)的下半部的上方給入，其中磚瓦、鐵塊、玻璃等與斜板板面產(chǎn)生彈跳碰撞，向板面下部彈跳，從斜板分選機(jī)下端排入重的彈性產(chǎn)物收集倉(cāng)，而纖維織物、木屑等與斜板板面為塑性碰撞，不產(chǎn)生彈跳，因而隨斜板運(yùn)輸板向上運(yùn)動(dòng)，從斜板上端排人輕的非彈性產(chǎn)物收集倉(cāng)，從而實(shí)現(xiàn)分離。 3)反彈滾筒分選機(jī) 該分選系統(tǒng)由拋物皮帶運(yùn)輸機(jī)、回彈板、分料滾筒和產(chǎn)品收集倉(cāng)組成。 工作過(guò)程：是將城市垃圾由傾斜拋物皮帶運(yùn)輸機(jī)拋出，與回彈板碰撞，其中鐵塊、磚瓦、玻璃等與回彈板、分料滾筒產(chǎn)生彈性碰撞，被拋入重的彈性產(chǎn)品收集倉(cāng)；而纖維廢物、木屑等與回彈板為塑性碰撞，不產(chǎn)生彈跳，被分料滾筒拋人輕的非彈性產(chǎn)品收集倉(cāng)，從而實(shí)現(xiàn)分離。,二、光電分選,光電分選是利用固體廢物顆粒顏色差異，對(duì)顆粒物質(zhì)進(jìn)行分選。,（二）光電分選