固體廢棄物的處理重選

1、固體廢棄物的處理重選第1頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二4.2.1 基本原理 概念 物體的自由沉降 物體在介質(zhì)中運動所受到的阻力 等降比 重選過程的共同工藝條件 第2頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（1）概念 在運動介質(zhì)中按不同物質(zhì)的密度差異進行分選的過程叫重力分選，簡稱重選。第3頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二運動介質(zhì)(moving medium)介質(zhì)：兩種類型水、重液、懸浮液 （濕式重選）空氣 （干式重選）運動介質(zhì)：介質(zhì)處于運動之中。第4頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二密度差異(density

2、variations)所有的物質(zhì)都存在密度差異，但密度差異的大小決定其分選的難易程度，通常用兩種物質(zhì)在介質(zhì)中的有效密度比值的大小確定。 有效密度的比值=式中：w大密度物質(zhì)的密度；L小密度物質(zhì)的密度；c介質(zhì)的密度一般有：有效密度 2.5 2.51.75 1.751.5 1.51.25 1.25難易程度 極易 容易 中等 困難 極難 由比值 物質(zhì)間密度差異越大，分選越易 介質(zhì)密度越大，分選越易。（這是重介質(zhì)分選的基礎(chǔ)）第5頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（2）物體的自由沉降(free settling)物體在介質(zhì)中的沉降有兩種形式：單個物體在無限介質(zhì)中的沉降：自由沉降一定量

3、的物體在有限介質(zhì)中的沉降（容器限定）： 干涉沉降在重力分選中，所有的沉降過程都是屬于干涉沉降的范圍，但為了研究的需要，總是從自由沉降入手，探討其規(guī)律。物體的形態(tài)多種多樣，以球形顆粒更容易獲得理論上的結(jié)果。物體在靜止介質(zhì)中的受力情況。第6頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二物體在靜止介質(zhì)中的受力情況受力情況如右圖在靜止介質(zhì)中，物體受到兩個力：重力：G0；介質(zhì)阻力：R；第7頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二 其自由沉降微分方程式為： 式中 m 一球體質(zhì)量； 球體自由沉降加速度（cm/s2） 阻力系數(shù) 第8頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星

4、期二以 除（1）式，得 式中：右邊第一項 為球體在介質(zhì)中的重力加 速度。 第二項 稱為阻力加速度即： （自由沉降加速度重力加速度與阻 力加速度之差） 第9頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二在球體沉降過程中，g0是個常數(shù)，而a隨增大而增大。當：球體由靜止轉(zhuǎn)向下沉的瞬間：0，a=0，此時：介質(zhì)阻力K0， 最大。增大，a也增大， 減小 直至a=g0時， ，球體快速下降，并獲得最大值，以0表示。 第10頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二0為自由沉降末速(terminal velocity of settling)。此時：G0R 即作用在球體上的重力與阻力達到

5、了動平衡由：得：d顆粒直徑；g重力加速度；阻力系數(shù)這就是自由沉降末速的一般公式，是重力分選中最重要的公式。 第11頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（3）物體在介質(zhì)中運動所受到的阻力在沉降末速公式中有一阻力系數(shù)，這是一個與雷諾數(shù)有關(guān)的函數(shù)雷諾數(shù)：介質(zhì)繞過物體時活動狀態(tài)的參數(shù)。式中：介質(zhì)粘度；d顆粒直徑；c介質(zhì)密度；顆粒運動速度。第12頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二 在層流（平穩(wěn)介質(zhì)中）狀態(tài)下，斯托克斯導出阻力系數(shù) 在紊流狀態(tài)下，牛頓雷廷智導出阻力系數(shù) 所以有：Re越大，阻力系數(shù)越小。 第13頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二

6、（4）等降比(equal settling ratio)物體的自由沉降末速與物體的密度、粒度和形狀都密切相關(guān)，當密度不同的物體在同一介質(zhì)中沉降時，必然產(chǎn)生密度大的小顆粒和密度小的大顆粒具有相同沉降末速的情況，由此產(chǎn)生了一個等降粒子的概念。等降粒子(equal settling particle)：密度不同且粒度不同而具有相同自由沉降末速的粒子。等降比：等降粒子中密度小的顆粒粒度(dr1)與密度大的顆粒(dr2)的比值，以e0表示。 第14頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二由沉降末速式：0102第15頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二 由等降比的概念和

7、公式，可知e0與三個因素有關(guān)。顆粒的有效密度比值 （在空氣中為 ）阻力系數(shù)的比值（阻力系數(shù)與介質(zhì)密度、物料的密度、形狀有關(guān)）顆粒的粒度（粒度越粗，阻力越大，所以e0大）：e0越小，越需要窄級別分選。第16頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（5）重選過程的共同工藝條件固體廢物中顆粒間必須存在密度差異；分選過程都是在運動介質(zhì)中進行的；在重力、介質(zhì)動力及機械力的綜合作用下，使顆粒群松散并按密度分層；分層物料在運動介質(zhì)流的推動下互相遷移，彼此分離，并獲得不同密度的產(chǎn)品。也可以概括為：具有密度差異的組分運動介質(zhì)分散沉降分層分離。第17頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分

8、，星期二4.2.2 重介質(zhì)分選 (heavy medium separation) 基本原理 重介質(zhì) 加重質(zhì)的選擇 分選設(shè)備 分選流程 重介質(zhì)分選的優(yōu)缺點 第18頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（1）基本原理 重介質(zhì)分選是在密度較大的介質(zhì)中，使物料按密度分選的一種分選方法即： Lcw L、c、w分別為輕、中、重物料。重介質(zhì)分選在理論上是應(yīng)該是真正按密度進行分選的。第19頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（2）重介質(zhì)(heavy medium)重介質(zhì)有兩種重液密度較高的有機溶液和無機鹽溶液（表4.2-1）重液是均質(zhì)液體，穩(wěn)定性好，但來源少，價格貴，

9、一般用于實驗室進行重液分析，測定原料的密度組成。懸浮液 是由各種磨細的固體顆粒與水組成的混合物；是一種非均質(zhì)的兩相體系，穩(wěn)定性差，但來源廣，價格低廉，無毒，易回收，廣泛用于工業(yè)上的重介質(zhì)分選過程。懸浮液中的固體顆粒又叫加重質(zhì)。 第20頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二表4.2-1 常用重液表名稱化學成分密度(g/cm3)溶液最大密度(g/cm3)溶劑氯化鈣氯化鋅三溴甲烷四溴乙烷二碘甲烷碘化汞鋇丙二酸鉍蟻酸鉈CaCl2ZnCl2CHBr3C2H2Br4CH2I2HgI2+BaI2CH2(COOTl)2+HCOOTl2.152.912.92.973.333.654.251.3

10、2.072.92.973.333.654.25水水四氯化碳等四氯化碳等四氯化碳等水水第21頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（3）加重質(zhì)(medium solid)加重質(zhì)的選擇常用加重質(zhì)重介質(zhì)的配制第22頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二a. 加重質(zhì)的選擇密度：太高，降低容積濃度，穩(wěn)定性差； 太低，c小，粘度大；粒度：一般6090-200目，太 粗：穩(wěn)定性差，太細：粘度大，加工及回收困難；硬度：太硬：難粉磨，太軟：易泥化，不易回收；性質(zhì)：要有磁性，以便回收再生。第23頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二b. 常用加重質(zhì)主要有兩種硅

11、鐵：含Si 1318，13時，磁性強，以噴霧硅鐵為佳；磁鐵礦（Fe3O4） ：價廉, 介質(zhì)密度不高時采用，也可與硅鐵混用，以降低成本。 比重硬度最大介質(zhì)密度磁性回收方法硅鐵8.663.9強磁選磁鐵礦4.44.562.1強磁選第24頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二c. 重介質(zhì)配置加重質(zhì)的重量：水的重量： 式中： Q加重質(zhì)重量，（kg）； V懸浮液體積（L）； ，c加重質(zhì)與懸浮液的密度(kg/L)； W所需水量（L）例：第25頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二例：采用密度為4.4的磁鐵礦為加重質(zhì)配置密度為1.9的重介質(zhì)，分別求加重質(zhì)的重量、需水量及懸浮

12、液的濃度。解：加重質(zhì)的重量： 水的重量： 懸浮液的濃度： 第26頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（4）分選設(shè)備鼓形重介質(zhì)分選機見圖4.2-1。 結(jié)構(gòu)：主要由5部分組成 圓筒形轉(zhuǎn)鼓： 主體 大齒輪： 轉(zhuǎn)鼓的傳動裝置 滾輪： 轉(zhuǎn)鼓的支撐裝置 揚板： 重介質(zhì)的攪拌及重產(chǎn)品的提升裝置 溜槽： 重產(chǎn)品的卸料裝置 主要技術(shù)參數(shù) 轉(zhuǎn)鼓長度 轉(zhuǎn)鼓直徑 分選面積 給料粒度 1800mm 1800mm 3.24m2 30-50mm 處理能力 轉(zhuǎn) 速 15-20t/臺h 2r/min第27頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二圖4.2-1 鼓型重介質(zhì)分選機第28頁，共52頁

13、，2022年，5月20日，9點36分，星期二（5）分選工藝流程重介質(zhì)分選的過程很簡單，但重介質(zhì)的制備與回收系統(tǒng)比較復雜。重介質(zhì)分選的原則流程見圖4.2-2；重介質(zhì)分選的實際流程還應(yīng)該包括：重介質(zhì)制備系統(tǒng)：包括重介質(zhì)的粒度，濃度的制備與調(diào)整；重介質(zhì)回收系統(tǒng)：脫介篩以后的介質(zhì)須經(jīng)濃縮，脫水以提高濃度，再經(jīng)磁選或浮選（細粒級）去雜凈化，然后循環(huán)使用，損耗部分，需要補加。第29頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二圖4.2-2 重介質(zhì)分選的原則流程第30頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（6）重介質(zhì)分選的優(yōu)缺點優(yōu)點分選指標高，處理能力大；（按密度差異分選，粒度和

14、形狀影響?。┓诌x粒度范圍寬，分選流程簡單；（無須分級入選）設(shè)備構(gòu)造簡單，操作容易 缺點重介質(zhì)的制備，回收，再生系統(tǒng)復雜設(shè)備磨損快（重介質(zhì)密度、濃度大）第31頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二4.2.3 風力分選(air separation)原理風選設(shè)備 風選工藝流程 第32頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（1）原理在基本原理的各個公式中，由于空氣的密度小，可忽略，其他相同。 一般沉降末速公式： 在空氣中，則為： 第33頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二b.風選設(shè)備臥式風力分選機。見圖4.2-3當分選城市垃圾時，水平氣流速度5

15、m/s。優(yōu)點：構(gòu)造簡單，維修方便；缺點：分選精度不高立式曲折形風力分選機。見圖4.2-4臥式相比，上升氣流的速度大，分選過程長，故分選精度高。 第34頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二圖4.2-3 臥式風力分選機第35頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二圖4.2-4 立式曲折形風力分選機第36頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（3）風選工藝流程風選工藝流程見圖4.2-5 這是國外城市垃圾兩級風選流程，一級為臥式，用于垃圾的粗選，去除垃圾中的細粒級無機物（等降比概念）第二級為立式，分選有機物和無機物。我國垃圾中有機物含量低，采用風選

16、處理尚在研究之中。第37頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二圖4.2-5 風選工藝流程第38頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二4.2.4 搖床(shaking tables)分選 搖床的構(gòu)造 搖床的分選原理 操作因素 第39頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（1）搖床的構(gòu)造搖床的構(gòu)造見圖4.2-6。 床面：工業(yè)型床面一般為45001800mm，長寬比約為22.5，床面上有給料槽和給水槽，床面的表面有兩種形式，一為刻槽，二為外加的矩形來復條，均為縱向排列；搖動機構(gòu)（又叫床頭）： 使床面產(chǎn)生往復搖動的動力機構(gòu)。由于采用偏心肘板式或凸輪

17、杠桿式驅(qū)動，使床面的往復運動產(chǎn)生不對稱性，前進快，后退慢，使物料往前運動。機架：主要由支承裝置和調(diào)整裝置組成支承裝置 有滑動支承和滾動支承兩種，前者平穩(wěn)，后者節(jié)省動力。 調(diào)整裝置 可調(diào)節(jié)橫向和縱向坡度第40頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二圖4.2-6 搖床的構(gòu)造1.床面；2.給水槽；3.給料槽；4.床頭；5.滑動支撐；6.彈簧；7.刻槽或來復條第41頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（2）搖床的分選原理密度和粒度不同的顆粒在搖床床面上受到兩個力：一是搖動裝置產(chǎn)生的縱向推力，二是水流產(chǎn)生的橫向推力，不同顆粒的運動方向則取決于這兩個力的合力（見圖4.2

18、-7）。于是，顆粒移動方向的偏離角也取決于兩個力所給予的速度的比值： 在圖中，顯然1234，所以它們能在床面上成扇面分離，分開截取，就可得到不同的產(chǎn)品。搖床工藝演示第42頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二圖4.2-7 不同密度和不同粒度的顆粒在床面上分離的情況第43頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（3）操作因素主要影響因素有給料濃度，粒度，給料量，橫向坡度和補加水，沖程和沖次，以及縱向坡度。給料濃度： 一般為1530%，粒度粗時取高值；給料粒度： 一般小于2mm，并需預先分級；給料量 粗砂搖床一般為22.5t/臺時，細粒搖床一般為0.20.5t/臺

19、時；橫向坡度和補加水：坡度大和水流大都會增加顆粒的橫向速度；沖程和沖次：具有相互聯(lián)系性，一般，粗顆粒采用大沖程和小沖次，細顆粒反之；縱向坡度：一般為0.51，有時也采用負值。第44頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二4.2.5 跳汰分選(jigging)分選原理及工作過程跳汰機影響因素 第45頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二（1）分選原理及工作過程概念跳汰分選是利用跳汰機構(gòu)產(chǎn)生交變水流，使物料在松散和沉降過程中按密度分層進而分離的一種重選方法。分選原理及過程物料給入在上升水流作用下松散在下降水流中沉降在交變作用下分層分別排出（圖4.2-8）；物料在交變水流中的分層過程見圖4.2-9。第46頁，共52頁，2022年，5月20日，9點36分，星期二圖4.2-8 隔膜跳臺