42固体废弃物筛选

4.2筛选4.2.1筛选的基本原理筛选也称筛分，它是根据固体废物颗粒的粒度差异，利用筛子将废物中粒度小于筛子孔径的细粒物料透过筛面，而大于筛子孔径的粗粒物料留在筛面上，从而完成粗、细物料的分离过程。筛选过程分为两个阶段：第一阶段是物料分层，物料和筛面间存在相对运动使物料和筛面之间具有适当的相对运动，使筛面上的物料层处于松散状态，细粒物料通过粗粒物料向筛面运动即按颗料大小分层，形成粗粒位于上层，细粒位于下层的规则排列；第二阶段是细粒透筛，位于下层粒度小于筛子孔径的细粒物料到达筛面并透过筛孔。物料分层是完成筛选分离的条件，细粒透筛是筛选分离的目的，但它们不是先后的关系，而是相互交错同时进行的。物料分层过程中，粒度大于筛子孔径1.5倍的粗粒物料对细粒物料自上而下向筛面转移时所设置的障碍并不大；粒度小于筛子孔径2/3～1倍的粗粒物料能使粒度接近难筛粒的颗粒难以接近筛面，称为“阻碍粒”。细粒透筛时，尽管粒度都小于筛孔，但它们透筛的难易程度却不同。粒度小于筛孔3/4的颗粒：易筛粒粒度大于筛孔3/4的颗粒：难筛粒筛网的规格“目”，国际上将1inch（25.4mm）长度上的筛孔数称为筛网的目数。物料颗粒分类筛分分类根据筛分在工艺过程中应完成的任务，筛分可分以下六类：(1)独立筛分：不和其它工艺发生组合，目的在于获得符合用户要求的最终产品的筛分，称为独立筛分(2)准备筛分：目的在于为下一步作业做准备的筛分，称为准备筛分；(3)预先筛分：在破碎之前进行筛分，称为预先筛分，目的在于预先筛出合格或无须破碎的产品，提高破碎作业的效率，防止过度粉碎和节省能源；筛分分类(4)检查筛分：对破碎产品进行筛分，又称为控制筛分；(5)选择筛分：利用物料中的有用成分在各粒级中的分布，或者性质上的显著差异所进行的筛分(6)脱水筛分：脱出物料中水分的筛分，常用于废物脱水或脱泥。（二）筛分效率筛分效率：是指实际得到的筛下产品重量与入筛废物中所含小于筛孔尺寸的细粒物料重量比。式中，E为筛选效率，Q为进入筛面的固体废物质量，Q1为筛下产品质量，θ为进入筛面的固体废物中小于筛子孔径的细粒物料质量分数。%1001QQE（4-14）①进入筛面的固体废物质量Q等于筛上产品质量Q2与筛下产品质量Q1之和，即②固体废物中小于筛子孔径的细粒物料质量等于筛上产品与筛下产品中所含细粒物料质量之和，即式中，α、β分别为筛下产品、筛上产品中小于筛子孔径的细粒物料质量分数。通常情况下，筛下产品均为细粒物料，即α＝1。将式（4－14）、（4－15）和（4－16）整理得：%100%1001QQE（4-18）实际筛选过程中Q和Q1的测量比较困难，必须变换成便于应用的计算式。根据质量守恒，可列出如下两个方程式。21QQQ（4-16）21QQQ（4-15）%1001E（4-17）实际生产中由于筛子磨损而有部分粒度大于筛子孔径的粗粒物料透筛，进入筛下产品，即α＜1。此时，筛选效率采用下式计算。4.2.2筛分效率的影响因素1.固体物料性质2.筛分设备性能3.筛分操作条件a.固体废物的粒度组成b.含水率和含泥量c.颗粒形状1、固体物料性质与筛分效率有关的物料性质主要有3个粒度组成中，有三种力度界限影响最大：粒度组成的影响易筛粒：0.75筛孔尺寸的颗粒，越多，E越大难筛粒：0.75筛孔尺寸的颗粒，越多，E越小阻碍粒：1-1.5倍筛孔尺寸的颗粒，越多，E越小含水、泥高，颗粒相互粘附，并易于堵塞筛孔当筛孔尺寸较大时，其影响忽略。当筛孔尺寸较小时，注意其影响。划分界限：孔径20mm含水率和含泥量的影响球形颗粒－－易透过方孔和圆孔多角形－－易透过长方孔，但不易透过圆、方孔条状、板状、片状－－易透过长方孔颗粒形状的影响a.筛面（screensurface）b.筛孔（screenopening）c.筛孔尺寸（aperturesize）d.筛子运动方式e.筛面长度、宽度f.筛面倾角（obliquity）2、筛分设备性能的影响主要有6个方面影响筛分效率颗粒粗，要求E低，选择棒条筛颗粒细，要求E高，选择编织筛一般地说筛面的影响筛面种类棒条筛钢板冲孔筛面钢丝编织筛网有效面积使用寿命价格最少最长最低次少次长次低较大最短最贵筛面的种类筛孔形状不同形状筛孔尺寸与筛下产品最大粒度的关系按下式计算：dmax=k.a式中：a－筛孔尺寸（mm）K－系数，（与筛孔形状有关，可根据要求选择，见下表）孔型圆形方形长方形k值0.70.91.2-1.7(板条状取较大)k值表筛孔尺寸希望筛上产物中含小于筛孔的细粒尽量少，则选大筛孔。若希望得到筛上物，则选小筛孔。筛孔尺寸的选择取决于筛分的目的和要求：筛子的运动状况筛子有两大类，筛分效率差别较大筛子类型固定筛转筒筛摇动筛振动筛筛分效率（％）50-606070-8090筛子的长度和宽度•宽度：影响生产率•长度：影响筛分效率•宽：长＝1：2.5－1：3适宜筛面的倾角筛面倾角是为了便于筛上产品的排出，倾角过小起不到此作用；倾角过大时，固体废物过筛速度过快，筛选时间短，筛选效率低。一般筛选倾角为15°～25°。a.连续均匀给料，给料方向与筛面的运动方向保持一致，使固体废物沿整个筛面宽度铺成一薄层，既充分利用筛面，又便于细粒物料透筛，可提高筛子的处理能力和筛选效率。b.控制给料量：过大，易堆积，难松散；过小，处理能力降低。c.及时清理和维修筛面，确保正常的筛分效果。3.筛分操作条件d.筛选设备运动强度：振动不足时，物料不易松散分层，使透筛困难；振动过于剧烈时，物料来不及透筛，便又一次被卷入振动中，使固体废物很快移动至筛面末端并被排出，筛选效率也不高。因此，对振动筛应调节振动频率与振幅等；对滚动筛而言，重要的是转速的调节，应使振动程度维持在最适水平。适用于固体废物处理的筛选设备种类很多，大体分成固定筛、滚筒筛和振动筛三类。目前应用广泛的是物料运动方向与筛面垂直的振动筛。振动筛的主导产品是圆振动筛和直线振动筛，由此派生的电磁振动筛、高频振动筛、共振筛、琴弦筛、等候筛、驰张筛、概率筛等。4.2.3筛选设备固定筛是最简单筛选设备，筛面有许多平行排列的筛条组成，可以水平安装或倾斜安装，筛条由横板连接在一起，位置固定不动。由于构造简单、不耗用动力、设备费用低和维修方便，在固体废物回用中广泛应用。根据结构、形状和用途的不同，固定筛又分为格筛、棒条筛、条缝筛、弧形筛和旋流筛。⑴固定筛固定筛的缺点是容易堵塞，需经常清扫，筛选效率低，仅有60%～70%，多应用于筛选粒度大于50mm的粗粒固体废物。棒条筛网格筛格筛一般安装在粗碎机之前，起到保证入料块度适宜的作用。对不能通过格筛的块度较大物料，需进行破碎，以保证其能够通过筛格。棒条筛主要用于粗碎和中碎之前，其筛面由平行排列的钢棒（如圆钢、方钢、钢轨或梯形界面的型钢）用横杆穿在一起组成，筛缝（棒间距）为要求筛下产品粒度的1.1～1.2倍，一般不小于50mm。棒条筛宽度应大于固体废物中最大块度的2.5倍。滚筒筛也称转筒筛，其筛面是侧壁设筛孔的圆柱或圆锥形筒，如图4.3所示。筛面可用各种构造材料，制成编制筛网，但筛分线状物料时会很困难，最常用的是冲击筛板。⑵滚筒筛图4.3滚筒筛筛面1—给料；2—运动方向；3—排出物；4—筛出物滚筒筛的优点是不易堵塞、不需要很大动力。缺点：生产效率较低、筛孔易堵塞。滚筒筛在传动装置的带动下，以缓慢的速度旋转（10～15r/min）。为使固体废物在筒内沿轴线方向前进，滚筒轴线应倾斜3°～5°安装。筛选时，固体废物由稍高一端进入滚筒筛，随即在被旋转的滚筒带起，当达到一定高度后因重力作用自行落下，如此不断的起落、翻滚运动，使尺寸小于筛孔孔径的细粒物料透筛成为筛上产品，而筛下产品则逐渐移至滚筒的另一端排出。振动筛是利用机械带动筛面运动从而实现物料筛选的一种设备，在固体废物处理中有广泛应用。根据筛面运动轨迹不同分为圆运动和直线运动两类。振动筛的特点是振动方向与筛面垂直或近似垂直，振动次数600～3600r/min，振幅0.5～1.5mm。物料在筛面上发生离析现象，密度大而粒度小的颗粒钻过密度小而粒度大的颗粒之间的空隙，进入下层到达筛面。振动筛的倾角一般在8°～40°之间。倾角过小使物料移动缓慢，单位时间内的筛选效率势必降低；但倾角过大同样也使筛选效率降低，因为物料在筛面上移动过快，还未充分透筛即排出筛外。⑶振动筛振动筛由于筛面强烈振动，消除了堵塞筛孔的现象，有利于湿物料的筛选，可用于粗、中、细粒的筛分，还可以用于脱水振动和脱泥筛分。振动筛主要有惯性振动筛和共振筛两类，其中前者广泛应用于固体废物处理过程。惯性振动筛是通过不平衡旋转所产生的离心惯性力使筛箱产生振动的一种筛子，如下图所示。当电动机带动皮带作高速旋转时，配重轮上的重块即产生离心惯性力，其水平分力使弹簧横向变形，由于弹簧横向刚度大，所以水平分力被横向刚度所吸收。面垂直分力则垂直于筛面，通过筛箱作用于弹簧，强迫弹簧作拉伸及压缩运动。因此，筛箱的运动轨迹为椭圆或近似于圆。由于该种筛子激振力是离心惯性力，故称为惯性振动筛。惯性振动筛适用于细粒（0.1～0.15mm）的筛选，也可用于潮湿或粘性固体废物的筛选。当电动机带动装在下机体上的偏心轴转动时，轴上的偏心使连杆作往复运动。连杆通过弹簧将作用力传给筛箱，与此同时下机体也受到相反的作用力使筛箱和下机体沿着倾斜方向振动。筛箱、弹簧及下机体组成一个弹性系统，该弹性系统固有的自振频率与传动装置的强迫振动频率接近或相同时，使筛子在共振状态下筛选，故称为共振筛。共振筛是利用连杆上装有弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在共振状态下进行筛选。其构造及工作原理如下图所示。共振筛的工作过程是筛箱的动能和弹簧的位能相互转化的过程。所以，在每次振动中，只需要补充为克服阻尼的能量，就能维持筛子的连续振动。因此，这种筛子虽大，但功率消耗却很小。共振筛具有处理能力大、筛选效率高、耗电少及结构紧凑等优点，应用广泛，不仅适用于固体废物中的细粒筛选，还可用于固体废物作业的脱水、脱重介质和脱泥筛选，是一种有发展前途的筛选设备；但同时也有制造工艺复杂，机体较重，橡胶弹簧易老化等缺点。选择筛选设备时应考虑以下因素：首先是待筛选固体废物的特性，包括颗粒的形状、大小、含水率、整体密度、粘结或缠绕的可能等；其次是所选筛选装置的性能，如筛孔孔径、构造材料、筛面开孔率，以及滚筒筛的转速、长度与直径、振动筛的振动频率、长度与宽度等，对筛选效率与总体效果要求是考察筛选装置能否达到要求的重要条件；最后注意运行特征，如能耗、日常维护、运行难易、可靠性、噪声、非正常振动与堵塞的可能性等。