第4章-固体废物分选

固体废物处理使学生了解和掌握常见固体废弃物资源化和处理的常用技术和方法固体废物处理方法物理处理：压实、破碎、分选化学处理：氧化、还原、中和、沉淀生物处理：好氧处理、厌氧处理和兼性厌氧处理热处理：焚烧、热解、焙烧固化处理第四章固体废物的分选教学目标:1.理解并掌握筛分基本理论2.掌握重力分选3.了解磁力分选4.了解电力分选5.理解并掌握浮选6.了解其他分选方法7.了解并熟悉分选回收工艺系统教学重点：筛分基本理论；重力分选；浮选教学难点：浮选第四章固体废物的分选4.1筛分4.2重力分选4.3磁力分选4.4电力分选4.5浮选4.6摩擦与弹跳分选4.7光电分选4.8分选回收工艺系统第四章固体废物的分选固体废物分选又称废物分选，是废物处理的一种方法(单元操作)，目的是将其中可回收利用的或不利于后续处理，处置工艺要求的物料分离出来。是废物处理的一种重要的方法，也是资源化的一种重要方法。第四章固体废物的分选分选方法根据固体废弃物的粒度、密度、磁性、导电性、光电性、摩擦性、弹性以及表面湿润性等特性，分选可分为筛选、重力分选、磁力分选、电力分选、光电分选、摩擦及弹性分选、浮选等。4.1筛分筛分定义筛分效率影响筛分效率的因素筛分设备及其应用4.1筛分筛分依据固体废物的粒度不同，利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上，完成粗细物料的分离过程。4.1筛分——筛分效率筛分效率是指筛分时实际得到的筛下产物重量与原料中所含粒度小于筛孔孔径的物料重量之比。0100%QEQ其中：Q为筛下物重量；Q0为入筛物料重量；α为原料中小于筛孔孔径的颗粒重量的百分含量。4.1筛分——影响筛分效率的因素1.固体废物性质的影响固体废物的粒度组成对筛分效率影响较大。固体废物的含水率和含泥量对筛分效率也有一定的影响。2.设备性能的影响常见的筛面有棒条筛面、钢板冲孔筛面及钢丝编织筛网三种。筛子运动方式对筛分效率有较大的影响。运动强度的影响而有差别。筛面宽度主要影响筛子的处理能力，其长度则影响筛分效率。筛面倾角是为了便于筛上产品的排出。一般筛面倾角以15一25°较适宜。3.筛分操作条件的影响连续均匀给料，及时清理、维修筛面，筛分效率就高。4.1筛分——筛分设备及其应用固定筛滚筒筛（转筒筛）惯性振动筛共振筛4.1筛分——筛分设备及其应用固定筛：筛面由许多平行排列的筛条组成，水平或倾斜安装。分为格筛(装在粗破之前)和棒条筛（粗破和中破之前）。格筛一般安装在粗破机之前，以保证入料块度适宜。滚筒筛（转筒筛）：筛面带孔的圆柱形筒体，轴线倾斜3～5度安装；截头圆锥筒体，轴线水平安装，高端入料，低端排筛上物。物料在筒内滞留时间25～30s，转速5～6r/min为最佳。4.1筛分——筛分设备及其应用惯性振动筛：由不平衡物体的旋转所产生的离心惯性力使筛箱产生振动的一种筛子。重块产生的水平分力被刚度大的板簧吸收，垂直分力强迫板簧作拉伸及压缩的强迫运动。筛面运动轨迹为椭圆或近圆。适用于细粒、潮湿及粘性废物的筛分。4.1筛分——筛分设备及其应用共振筛：是利用弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在共振状态下进行筛分。离心轮转动，连杆作往复运动，通过其端的弹簧将作用力传给筛箱；与此同时，下机体受到相反的作用力，筛箱、弹簧及下机体组成一弹簧系统，其固有自振频率与传动装置的强迫振动频率相同或相近，发生共振而筛分。4.1筛分——筛分设备及其应用重力分选定义原理分类工艺条件4.2.1重介质分选4.2.2跳汰分选4.2.3风力分选4.2.4摇床分选4.2重力分选重力分选简称重选，是根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中受到重力、介质动力和机械力的作用，使颗粒群产生松散分层和迁移分离，从而得到不同密度产品的分选过程。4.2重力分选4.2重力分选——原理一个悬浮在流体介质中的颗粒，其运动速度受到自身重力、介质阻力和介质的浮力三种力的作用EsgFVg重力BgFVg浮力：20.5DDFCVA介质阻力EBDFFF22232()6424()3DsggDssDCVAVgVgCVddggdVC当FE、FB、FD三个力达到平衡时，且加速度为零时的速度为末速度，此时有：如果假定流体运动为层流，CD＝24/Re。可以进一步得出人们所熟知的斯托克斯公式2()18sdgVu影响重力分选的因素，从上式可以看出有颗粒的尺度，颗粒与介质的密度差以及介质的年度。4.2重力分选——原理4.2重力分选——分类介质：空气、水、重液（密度大于水的液体）、重悬浮液。分类：按照介质的不同，重力分选可分为水力分选、风力分选和摇床分选等。水力分选是用水作介质进行的分选，可分为：重介质分选和跳汰分选。（1）固体废弃物颗粒间必须有密度上的差异。（2）分选过程都是在运动介质中进行的。（3）在重力、介质动力及机械力的综合作用下，使颗粒群分散并按密度分层。（4）分好层的物料在运动介质流的推动下互相分离，获得不同密度的最终产品。4.2重力分选——工艺条件4.2.1重介质分选通常将密度大于水的介质称为重介质。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。4.2.1重介质分选——基本原理为使分选过程有效进行，需选择的水力介质的密度介于固体废弃物中轻密度物料和重密度物料的密度之间。wcL4.2.1重介质分选——重介质选择重介质性质的要求：常用的高密度固体颗粒（称为加重质）有磁铁矿和硅矿。一般要求加入的加重质具有高密度、低粘度、化学性能稳定、无毒，无腐蚀性、易回收等特点；要求加重质的粒度小于200目；加重质的密度介于固体废弃物轻重密度物料之间。4.2.1重介质分选——重介质分选设备4.2.1重介质分选——重介质分选设备及流程4.2.2跳汰分选在垂直高速的水力作用下，使固体废物按密度分选的一种方法。4.2.2跳汰分选——分选原理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。4.2.2跳汰分选——分选设备4.2.3风力分选风力分选，也称气流分选，是以空气为分选介质，在气流的作用下，使固体废弃物按密度和粒度进行分选的一种方法。气流将较轻的物料向上带走或在水平方向带向较远的地方，而重2物料由于向上气流不能支撑它而沉降。4.2.3风力分选——分类按气流吹入分选设备内的方向不同，分选设备可分为两种类型：水平气流分选和上升气流分选。4.2.3风力分选——水平气流分选水平气流分选——卧式风力分选机。该机从侧面吹风。固体废弃物经破碎和筛选后，使其粒度均匀后定量给入机内，当固体废弃物在机内下降时，被侧面吹入的水平气流吹散，各种组分沿着不同的运动轨迹分别落入重组分、中组分、轻组分的收集槽中。4.2.3风力分选——上升气流分选上升气流分选——立式曲折风力分选机。经破碎后的固体废弃物从中部给入分选机。在上升气流的作用下，物料中各组分按密度进行分层。重质组分从底部排出，轻质组分从顶部排出，经旋风分离器进行气固分离。气流有从底部吹入和顶部抽气两种。4.2.3风力分选风力分选包括颗粒与重颗粒分离轻颗粒从气流中分离出来（离心分离机）4.2.3风力分选——设备风力分选机4.2.3风力分选——城市垃圾两级风选流程4.2.4摇床分选摇床分选是在一个倾斜的床面上，借助床面的不对称往复运动和床层斜面的水流的综合作用，使细粒固体按密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选的一种方法。4.2.4摇床分选——特点（1）松散分层与迁移分离得到加强，分选过程中析离分层占主导，使其按密度分选更加完善；（2）等降颗粒可因移动速度的不同而达到按密度分选；（3）不同性质的颗粒的分离，取决于颗粒合速度偏离振动方向的角度。4.2.4摇床分选——设备4.3磁力分选磁力分选定义原理设备4.3磁力分选磁力分选是利用固体废弃物中各种物质的磁性差异，在不均匀的磁场中进行分选的一种处理方法。4.3磁力分选——原理物质按磁化系数的大小分成三类:(1)强磁化物质，可以在弱磁场磁选机中分离出来。(2)弱磁场物质，可以在强磁场磁选机中分离出来。(3)非磁性物质。4.3磁力分选——磁流体分选磁流体：指某种能够在磁场作用下磁化呈现似加重现象，对颗粒产生磁浮力作用的稳定分散液。包括：顺磁性溶液，铁磁性胶体悬浮液。磁流体分选：利用磁流体作为分选介质，在磁场或磁场和电场的联合作用下产生加重作用，按固体废物各组分的磁性和密度的差异或磁导电性和密度差异，使不同组分分离。4.3磁力分选——设备磁选机4.4电力分选电力分选定义原理设备4.4电力分选电力分选，简称电选，利用固体废弃物中各种组分在高压电场中电性的差异而实现分选的一种处理方法。4.4电力分选——原理电选设备的电场是电晕—静电复合电场，固体废弃物首先进入电晕电场区，由于空间有电荷，使导体和非导体颗粒都带电（与电晕电极电性相同）。由于导体颗粒放电快，剩余电荷少，而非导体由于放电慢，致使剩余电荷较多，进入静电场区后，导体不再获得负电，不断放电，直至完全放完负电，从带正电地滚筒上排斥而脱落，非导体由于带有较多的负电荷，与滚筒的正电荷相吸，带到滚筒的后方，被毛刷强制刷下；半导体颗粒的运动轨迹介于导体和非导体之间，成为半导体产品落下，从而完成电选分离过程。4.4电力分选——设备4.4电力分选——设备4.4电力分选——设备4.5、浮选浮选定义浮选原理浮选发展简介浮选药剂浮选设备浮选流程浮选应用4.5、浮选浮选：浮游选矿，主要指泡沫浮选。是按矿物表面物理化学性质的差异来分离各种细粒的方法。在固体废弃物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通入空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于表面，刮出回收。不浮的颗粒物仍留在料浆中，经适当的处理后废弃。4.5、浮选——浮选原理浮选过程中，固体废物各组分对气泡粘附的选择性，是由固体颗粒、水、气泡组成的三相界面间的物理化学特性所决定的。其中比较重要的是物质表面的润湿性。在气、液、固三相体系中完成的复杂的物理化学过程。其实是疏水的有用矿物粘附在气泡上，亲水的脉石矿物留在水中从而实现彼此分离。4.5、浮选——浮选原理固体废物中有些物质表面的疏水性较强，容易粘附在气泡上，而另一些物质表面亲水，不易粘附在气泡上。物质表面的亲水，疏水性能，可以通过浮选药剂的作用而加强。浮选工艺中正确选择、使用浮选药剂是调整物质可浮性的主要外因条件。4.5、浮选——浮选发展简介在古老的金银淘洗加工过程中，人们已认识到利用矿物的天然疏水性或亲水性（亲油性）的不同来提纯矿物原料。浮选作为一种工业规模的选圹方法出现，在国外大约是在19世纪末叶。在我国，解放前只有少数几座有色金属和石墨浮选厂。大部分分布在东北和安徽。4.5、浮选——浮选发展简介1、全油浮选法根据各种矿物亲油性及亲水性的不同，加大量油类与矿浆搅拌，然后将粘附于油层中的亲油矿物刮去，面亲水性的矿物仍留在矿浆中，达到分离矿物的目的。工业浮选的先驱、2、表层浮选法在工业上的应用出现于1892年，将磨矿干粉小心轻轻撒布在流动的水流表面，疏水性矿物不易被水润湿依靠表面张力面漂浮水面上，聚集成薄层，成为精矿；易被水润湿的亲水性脉石流入水中作为废弃尾矿排出。3、泡沫浮选法1877年出现选别石墨的泡沫浮选专利，水煮沸水蒸气气泡。1886年出现化学法产生气泡进行浮选专利，气泡作为载体。20世纪初，出现原始的泡沫浮选法，使浮选法向前推进一步，并出现了许多形式的泡沫浮选法。4.5、浮选——浮选发展简介4、药剂在浮选法发展过程中的作用在浮选法发展过程中，药剂的应用和发展起了巨大的作