固体废物处理处置工程第四章固体废物分选

第四章固体废物分选第四章固体废物分选第一节筛分第二节重力分选第三节磁力分选第四节电力分选第五节浮选第六节其他分选工艺第七节分选回收工艺系统第一节筛分一、筛分基本理论（一）、筛分原理物料与筛面之间保持适当的相对运动物料分层细粒透筛实现粗细物料的分离筛面筛面筛面筛面（一）、筛分原理易筛粒：难筛粒：粒度小于筛孔尺寸的颗粒：粒度小于筛孔尺寸3/4的颗粒粒度大于筛孔尺寸3/4的颗粒（二）、筛分效率筛分效率＝实际得到的筛下产品重量入筛废物中小于筛孔尺寸的细粒物料重量E——筛分效率，％Q——入筛固体废物重量Q1——筛下产品重量a——入筛固体废物中小于筛孔的细粒含量，％式中：1）入筛的固体废物重量：Q=Q1+Q2（4-2）2）固体废物中小于筛孔尺寸的细粒重量：Qa=Q1β+Q2θ（4-3）将（4-2）代入式（4-3）：αβθα1－）－（＝QQa：入筛废物中小于筛孔的细粒含量，％θ：筛上产品中小于筛孔的细粒含量，％β：筛下产品中小于筛孔的细粒含量，％将代入式：整理得：αβθα1－）－（＝QQ）－（）－（＝θβαθαβE×100％a：入筛废物中小于筛孔的细粒含量，％θ：筛上产品中小于筛孔的细粒含量，％β：筛下产品中小于筛孔的细粒含量，％一、筛分基本理论（三）、影响筛分效率的因素1、固体废物的性质固体废物粒度的影响固体废物含水率和含泥量的影响固体废物颗粒形状的影响（三）、影响筛分效率的因素2、筛分设备的性能筛面类型筛面的运动方式及运动强度筛面的长宽比:筛面的倾角:筛子类型固定筛转筒筛摇动筛振动筛筛分效率（％）50－606070－8090以上一般宽长比1:2.5~3一般筛面倾角15°~25°（三）、影响筛分效率的因素3、筛分操作条件均匀给料筛面及时清理、维修第一节筛分二、筛分设备类型及应用（一）、固定筛1、格筛2、棒条筛棒条筛固定筛特点优点：结构简单，不需动力，适于粗筛作业。缺点：筛分效率低，仅60～70％，容易被块状物堵塞，需经常清扫。（二）、滚筒筛（三）、振动筛惯性振动筛惯性振动筛的特点适于处理粒度0.1~15mm的细粒物料，还可筛分潮湿和黏性物料。缺点：电动机振动大，寿命受影响，振幅不能太大，不宜处理粗粒物料共振筛共振筛的特点筛分效率高，生产能力大，耗电少，结构紧凑，适于中细物料筛分，最大给料粒度可达150mm。缺点：制造工艺复杂，机体重大，橡胶弹簧易老化特点：广泛应用于选矿、煤炭等工业部门，适于物料的中细粒度筛分。振动筛中以“自定中心振动筛”应用最多，主要用于有一定硬度和弹性的颗粒物分选，如城市垃圾的一次分选和二次分选振动筛第二节重力分选概述: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固体废物的重力分选：重介质分选跳汰分选风力分选摇床分选一、重介质分选（一）、基本原理重介质：通常将密度大于水的介质称为重介质重介质分选：在重介质中使固体废物群中的颗粒按密度分开的方法固体废物中轻物料密度重介质的密度固体废物中重物料密度重介质分选（二）、对重介质性能的要求重介质是由高密度的固体微粒和水构成的固液两相分散体系，它是密度高于水的非均匀介质。其中，高密度固体微粒起着加大介质密度的作用，固称为加重质（二）、对重介质性能的要求1、加重质的选择加重质应具有足够高的密度，在使用过程中不易泥化和氧化，来源丰富，价廉易得，便于制备与再生一般要求加重质的粒度小于200目，占60－90％，能够均匀分散在水中重介质分选（二）、对重介质性能的要求2、对重介质性能的要求重介质应具有密度高，粘度低，化学稳定性好，无毒，无腐蚀性，易回收再生等特性重介质分选（三）、重介质分选设备鼓形重介质分选机重介质分选重介质分选工艺流程：供料重介质分离器清洁后介质介质回流槽稀介质收集槽稀释介质沉浮水再循环浓缩器磁鼓排放和冲洗筛二、跳汰分选（一）、跳汰分选原理跳汰分选：是在垂直变速介质流中按密度分选固体的一种方法筛下水颗粒在跳汰时的分层过程（a）分层前颗粒混杂堆积（b）上升水流将床层抬起（c）颗粒在水流中沉降分层（d）下降水流，床层紧密，重颗粒进入底层（二）、跳汰分选设备跳汰机中推动水流运动的形式隔膜鼓动空气鼓动隔膜跳汰机无活塞跳汰机三、风力分选（一）、风力分选原理风力分选：简称风选，又称气流分选。是以空气为分选介质，在气流作用下使固体废物颗粒按密度和粒度进行分选的一种方法FgFfFD固体颗粒在空气介质中受重力、浮力和空气介质的阻力三种力作用，其中：颗粒所受重力：VgFsgρ＝式中：为固体颗粒的密度V为固体颗粒的体积。假定颗粒为球形，则sρ36dVπ＝颗粒所受浮力：VgFfρ＝式中：为空气密度ρ颗粒所受阻力：ρφ22vdFD＝式中：为阻力系数φFgFfFD当重力、浮力和空气介质阻力三种力达到平衡时，加速度为零，此时固体颗粒的沉降速度称为沉降末速度v0：DfgFFF+＝即：22ρφρρdvVgVgs+＝2203ρφ6π)ρρ(dvgds＝－gdvsφρ6)ρρ(π0－＝因：ρsρ所以：gdvsφρ6ρπ0＝固体颗粒在空气中的沉降末速：FgFfFD（一）、风力分选原理3、颗粒的等降比：2、等降颗粒：由于颗粒的沉降末速与颗粒密度、粒度及形状有关，因而在同一介质中，密度、粒度和形状不同的颗粒在特定的条件下，可以具有相同的沉降速度，这样的相应颗粒称为等降颗粒。等降颗粒中，密度小的颗粒粒度（dr1）与密度大的颗粒粒度（dr2）之比，称为等降比。210rrdde＝（一）、风力分选原理如两颗粒等降，则：4、自由沉降等降比的公式：由颗粒在空气中的沉降末速公式得：所以：210rrdde＝FgFfFD（一）、风力分选原理5、颗粒在上升气流中的沉降：0v：颗粒对介质的相对速度式中：'0v：颗粒的沉降速度au：上升气流速度颗粒群的干涉末速为：nv）－（＝λ1v0hs式中：λ：物料的容积浓度n值大小与物料粒度、形状有关，多介于2.33~4.65之间（一）、风力分选原理6、颗粒在水平气流中的分选：6、颗粒在水平气流中的分选：颗粒在水平气流中的运动方向：u（二）、风选设备及应用（三）、风力分选工艺流程（三）、风力分选工艺流程分选结果表明：1、自然干燥的城市垃圾含水率为9.1%,最佳分选结果是轻质组分中有机物的纯度为96.7%，回收率95.6%；重质组分中无机物纯度为87.4%，回收率57.8%.2、含水率为42％的垃圾分选结果是：有机物纯度97％，无机物纯度39.9％五、摇床分选摇床分选目前主要用于从含硫铁矿较多的煤矸石中回收硫铁矿摇床分选第三节磁力分选一、磁选（一）、磁选原理磁选是利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的一种处理方法磁选原理1）、磁选过程：式中：f磁－磁性颗粒所受的磁力∑f磁－与磁力方向相反的机械力的合力2）、颗粒在磁选机中的受力分析：磁选原理磁性颗粒分离的必要条件：ff磁机3）、磁选机的磁场（a）均匀磁场（b）非均匀磁场磁选原理磁选物体的体积磁化系数，K0：表示单位体积物体在单位磁场强度的外磁场中磁化时所产生的磁矩，其数值大小表明了磁化的难易程度物体的比磁化系数，X0：物体的体积磁化系数与其密度的比值称为物体的比磁化系数。X0＝K0/δδ－物体的密度，g/m3（三）、固体废物中各种物质磁性分类强磁性物质比磁化系数x0≥3000×10-6cm3/g非磁性物质比磁化系数x0=（500～3000）×10-6cm3/gX00：逆磁性（为非磁性物质）X00：顺磁性磁选（四）、磁选设备及应用1、磁力滚筒2、悬吊磁铁器一般式除铁器2、悬吊磁铁器带式除铁器磁选的作用：回收利用黑色金属保护后续设备免遭损坏提供净化无铁非磁性物料减少焚烧处理和填埋处置的废物数量磁选第四节电力分选第四节电力分选电力分选：简称电选，是利用固体废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方法一、电选的基本原理：1、电选过程中颗粒的带电方式：（1）、直接传导带电（2）、电晕带电＋－++++----+------2、电选分离过程（1）、静电分选机中的电选分离过程带电辊筒（传导电极）导电性好的固体废物颗粒导电性差的固体废物颗粒静电分选机及应用2、电选分离过程（2）、复合电场分选机中的电选分离过程YD-4型高压电选机及应用第五节浮选第五节浮选一、浮选原理浮选是在固体废物与水调制的浆料中，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，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收；不浮颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。二、浮选药剂（一）、捕收剂（二）、起泡剂（三）、调整剂（一）、捕收剂二、浮选药剂捕收剂能够选择性地粘附在欲选的物质颗粒表面上，使其疏水性增强，提高可浮性，使其更容易被气泡粘附并随气泡上浮（一）、捕收剂二、浮选药剂2、非极性油类捕收剂1、异极性捕收剂极性基非极性基（二）、起泡剂二、浮选药剂是一种表面活性物质，主要作用在水-气界面上，使其界面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。起泡剂的共同特征：是一种异极性的有机物质大部分起泡剂是表面活性物质有适当的溶解度起泡剂分子极性基非极性基（三）、调整剂二、浮选药剂1、活化剂2、抑制剂3、介质的调整剂4、分散与混凝剂四、浮选工艺过程及应用（一）、浮选工艺过程调浆调药调泡浮选前料浆浓度的调节浮选过程药剂的调整浮选气泡的调节四、浮选工艺过程及应用（二）、浮选的应用正浮选：反浮选：将有用物质浮入泡沫产品，无用物质留在料浆中的浮选方法将无用物质浮入泡沫产品，有用物质留在料浆中的浮选方法（二）、浮选的应用将固体废物中有用物质依次一种一种地选出，成为单一物质产品。混合浮选：优先浮选：将固体废物中有用物质共同选出为混合物，然后再把混合物中的有用物质一种一种地分离。