固体废物处理-重力分选

重力分选重力分选原理•重力分选是根据固体废物中不同物质间的密度差异进行分选的方法。•重选都是在介质中进行的，常用介质有水、空气、重液和悬浮液。•由于介质对运动的物质颗粒有浮力和阻力，不同性质的颗粒物的运动状态出现差异，彼此分离。•重选过程中物质颗粒的基本运动形式：在介质中沉降。•一定介质中，一定的物质颗粒重力一定，而阻力则和物粒的沉降速度有关。•物粒以一定速度沉降，这种速度称为沉降末速。•在一定介质中，物粒的粒度和密度越大，沉降末速度就越大，若不同物质的粒度相同，则密度大的末速度就大，优先沉降。•重选必须在运动的介质中进行，只有在运动的介质中，紧密的物料床层才能得到松散，分层才得以进行。•重选基本规律：物料层松散分层分离沉降运搬•重选中介质的运动形式有：（1）垂直运动：包括连续上升介质流，间断上升介质流，上升与下降交替介质流。（2）水平运动：包括倾角较小的斜面介质流。（3）回转运动：包括不同方向的回转介质流。根据分选介质及其运动形式，重选可分为风力分选、重介质分选、跳汰分选、摇床分选和溜槽分选等。风力分选（一）风选(WindSeparation)定义：风力分选简称风选，又称气流分选，是以空气为分选介质，将轻物料从较重物料中分离出来一种方法。风选实质上包含两个分离过程：分离出具有低密度、空气阻力大的轻质部分(提取物)和具有高密度、空气阻力小的重质部分(排出物)；进一步将轻颗粒从气流中分离出来。后一分离步骤常由旋流器完成、与除尘原理相似。（二）风力分选原理在风选过程中应用的风压不超过1MPa，所以，实际上可以忽略空气的压缩性，而将其视为具有液体性质的介质。颗粒在水中的沉降规律也同样适用于在空气中的沉降，但由于空气密度较小，与颗粒密度相比可忽略不计，故颗粒在空气中的沉降末速V0为：1、颗粒在空气中的沉降末速从上式中可看出：当颗粒粒度一定时，密度大的颗粒沉降末速V0大；当颗粒密度ρs相同时，直径d大的颗粒沉降末速大。gψρ6ρdπvs0=2、等降比由于颗粒的沉降末速与颗粒的密度、粒度及形状有关，因而在同一介质中，不同性质的颗粒可以具有相同的沉降末速，这样的相应颗粒称为等降颗粒。其中，密度小的颗粒粒度与密度大的颗粒粒度之比，称为等降比。等降比越大，越不利于按密度分级。所以，为了提高分选效率，在风选之前需要将废物进行窄分级，或经破碎使粒度均匀后，使其按密度差异进行分选。（三）风选设备按气流吹入分选设备内的方向不同，风选设备可分为两种类型：水平气流（卧式）风选机和上升气流（立式）风选机。物料是在空气动压力及本身重力作用下按粒度或密度进行分选的。当水平气流速度u一定，颗粒粒度d相同时，密度ρs大的颗粒沿与水平夹角较大方向运动;密度ρs较小的颗粒则沿夹角较小的方向运动，从而达到按密度差异分选的目的。水平气流分选机构造简单，维修方便，但分选精度不高，一般很少单独使用，常与破碎、筛分、立式风力分选机组成联合处理工艺。立式风力分选机则分选精度较高。上升气流干涉沉降颗粒在空气中沉降所受到的阻力远小于在水中，故常采用上升气流以缩短颗粒达到沉降末速的时间和距离，颗粒实为干涉沉降。在干涉条件下，上升气流速度远小于颗粒的自由沉降末速时，颗粒群就呈悬浮状态。为了使物料在分选机内达到较好的分选效果，就要让气流在分选筒内产生湍流和剪切力，从而把物料团块进行分散。为此风力分选常常和其他分选手段结合在一个设备中。重介质重介质分选：在重介质中使固体废物中的颗粒群按密度分开的方法称为重介质分选（heavymediaseparation)又称浮沉法。其分选工艺一般包括介质制备、分选、介质回收与再生等。为使分选过程有效地进行,需选择重介质密度在固体废物中的轻物料密度和重物料密度之间：ρL(轻物料）＜ρ＜ρW(重物料）：通常将密度大于水的介质称为重介质，是由高密度的固体微粒和水构成的固液两相散体系。重介质分选合力G0＝V(δ－Δ)g；V为颗粒体积；δ为颗粒密度；Δ为重介质密度；g为重力加速度；对δ＞Δ的矿粒,G0为正,即下沉；δ＜Δ的颗粒，G0为负，上浮。①四溴乙烷和丙酮的混合物(密度为2·4g/cm)②五氯乙烷(密度为1·67g/cm)重介质可以分为重液和重悬浮液两大类。1、重液可将铝从轻重物料中分离出来。在选煤中常应用重液：有四氯化碳、氯化钙水溶液等，但因它们价格昂贵，不易回收，或有毒，多用于试验室应用。影响重介质分选效率的悬浮液基本性质是①密度②粘度③稳定性2、悬浮液悬浮液：在液体中不溶解的固体被分散并保持流动状态。由水和加重剂混合而成,比重为1.25～4.0，随选用的加重剂密度及其与水的配比而变化。加重剂为粘土、石英和方铅矿等细粒固体，根据对重悬浮液所需比重选用。粘度增大,则颗粒阻力增大,降低分选的精度与设备生产率;降低粘度,可以提高分选速度,但令稳定性降低。重介质分选的精度很高,入选颗粒粒度范围也较宽,很适合各种固体废物的处理与分选。可以分选密度差很小的物粒（在理想条件下,可以分选密度仅相差0.2g/cm3的两种矿物）,处理能力大。该法主要应用与矿业废物的分选，可用于分离多种金属，特别是从废金属混合物中回收铝。重介质分选优点必须指出：入选颗粒粒度过小,特别是重介质密度与分离物质密度相近时沉降速度很小,分离很慢,所以在实际分离前,应筛去细粒部分,对于大密度物料,粒度下限2~3mm,轻密度物料粒度下限3~6mm,采用重悬浮液时,粒度下限可降至0·5mm。重介质分选缺点由于重介质分选是在液相介质中进行,不适合包含可溶性物质的分选,也不适合成分复杂的城市垃圾分选。且重介质本身稳定性好的成本高，成本低易于回收的稳定性差。固体废物进行重介质分选的条件:⑴固体废物中颗粒间必须存在密度的差异;⑵分选过程都是在运动介质中进行的;⑶在重力、介质动力及机械力的综合作用下，使颗粒群松散并按密度分层;⑷分好层的物料在运动介质流的推动下互相迁移，彼此分离，并获得不同密度的最终产品。重介质分选机有：①圆筒形分选机②锥形分选机③鼓形分选机④重介质振动槽⑤重介质旋流器选煤常用角锥形、深槽型及浅槽型重介质分选机。重产品排出则视情况选用立轮、斜轮、刮板或螺旋输送机等装置，从而构成多种型式的重介质分选机。在选矿中以圆筒形重介质分选机用得最多。分选块状物料分选细粒物料鼓形重介质分选机鼓形重介质分选机鼓形重介质分选机跳汰分选(jigseparation)是在垂直脉冲介质中颗粒群反复交替的膨胀收缩，按密度分选固体废物的一种方法。跳汰分选是一种常用的重力分选方法,可以用来处理密度差较大的粗大颗粒废物。它使磨细的混合废物中的不同密度的粒子群,在垂直脉动运动介质中按密度分层、小密度的颗粒群位于上层,大密度的颗粒群位于下层,从而实现物料分离。跳汰分选跳汰分选时，将固体废物放入跳汰机的筛板上，形成密集的物料层，从筛板的下面周期性的给入脉冲水流，使物料层松散并按密度分层，上层的轻物料被水平水流带到机外，成为轻产物，下层的重料一部分透过筛板成为筛下重物，还有部分筛上物质。跳汰的介质可以是水或空气。目前用于固体废物分选的介质都是水。跳汰分选为古老的矿物加工分选技术,在固体废物分选中,主要用作混和金属废物的分离,在城市垃圾的分离中也应用较多。脉冲循环的分离原理一个脉冲循环中包括这样两个过程：床面先是浮起，然后被压紧。在浮起状态，轻颗粒加速较快，运动到床面物上面；在压紧状态重颗粒比轻颗粒加速快，钻入床面物的下层中，从而使物料分层。脉冲作用使密度差异表现更明显。隔膜跳汰机分选示意图分选原理：惯性分选是用传输带、旋流器或气流等在水平方向抛射粒子，利用由于密度、粒度不同而形成的惯性差异，以及粒子粒子研抛物线运动轨迹不同的性质，从而实现分离的方法。惯性分选摇床分选分选原理：摇床分选是在床面和横向水流的共同作用下实现的，床面上床条或刻槽是纵向的，与水流方向近于垂直，水流横向流过时在沟槽内形成涡流，涡流和床面摇动的共同作用可使矿砂层松散并按密度分层，重矿物转向下层，轻矿物转向上层，称此过程为“析离分层”，上层轻矿粒受到水流较大冲力，而下层重矿粒则受较小冲力，因此轻矿粒在床面上横向运动速度大于重矿粒在床面上的横向运动速度。光说不看假把式！上图~~~~~~摇床构造：