4.3固体废弃物重力分选

1、基本原理基本原理重介质分选重介质分选风力分选风力分选跳汰分选跳汰分选摇床分选摇床分选4.3 重力分选(gravity concentration)根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质，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。散分层和迁移分离，从而得到不同密度产品的分选过程。重力分选的介质有空气、水、重液重力分选的介质有空气、水、重液(比重大于水的液体比重大于水的液体)、重悬浮液等重悬浮液等。固体废物重力分选的方法很多，按作用

2、原理。固体废物重力分选的方法很多，按作用原理可分为可分为风力分选、风力分选、重介质分选重介质分选、跳汰分选、摇床分选等、跳汰分选、摇床分选等。由于重介质分选是在液相介质中进行，不适合于包含可溶性物质的分选，也不适合于成分复杂的城市垃圾分选。该法主要应用于矿业废物的分选过程。重选过程工艺条件重选过程工艺条件l 固体废物中颗粒间必须存在密度的差异固体废物中颗粒间必须存在密度的差异l 分选过程都在运动介质中进行分选过程都在运动介质中进行l 在重力、介质动力及机械力的综合作用下，使颗在重力、介质动力及机械力的综合作用下，使颗粒群松散按密度分层粒群松散按密度分层l 分好层的物料在运动介质流的推动下互相迁

3、移，分好层的物料在运动介质流的推动下互相迁移，彼此分离，并获取不同密度的最终产品。彼此分离，并获取不同密度的最终产品。也可以概括为：也可以概括为：具有密度差异的组分具有密度差异的组分运动介质运动介质分散分散沉降沉降分层分层分离。分离。4.3.1 4.3.1 重介质分选重介质分选（一）基本概念（一）基本概念重介质分选重介质分选是在重介质（密度大于水的非均匀介质，是在重介质（密度大于水的非均匀介质，包括重液和重悬浮液两种流体）中使固体废物中的颗包括重液和重悬浮液两种流体）中使固体废物中的颗粒群按其密度的大小分开以达到分离目的的方法。粒群按其密度的大小分开以达到分离目的的方法。为为能达到良好的分选效

4、果，关键是重介质的选择。能达到良好的分选效果，关键是重介质的选择。所选择重介质密度介于轻物料密度和重物料密度之所选择重介质密度介于轻物料密度和重物料密度之间：间： L C0v0，颗粒向下作沉降运动；，颗粒向下作沉降运动； 当当v=0v=0，颗粒作悬浮运动；，颗粒作悬浮运动； 当当v0v0，颗粒向上作漂浮运动。，颗粒向上作漂浮运动。 沉降速度，沉降速度，V V有效重力，有效重力， G Go o空气阻力，空气阻力， R R上升气流，上升气流，uaua球形颗粒在上升气流中的受力分析球形颗粒在上升气流中的受力分析颗粒在上升气流中达到沉降末速时，颗粒的沉降速度（颗粒在上升气流中达到沉降末速时，颗粒的沉降

5、速度（v）等于颗粒对介）等于颗粒对介质的相对速度（质的相对速度（v0）和上升气流速度（）和上升气流速度（ua）之差，即）之差，即v=v0ua。所以，上升气流可以缩短颗粒达到沉降末速的时间和距离。因此，在风选过程中常采用上升气流。上升气流干涉沉降上升气流干涉沉降水平气流干涉沉降水平气流干涉沉降 在风选中还常应用水平气流。在水平气流分选器中，物料是在风选中还常应用水平气流。在水平气流分选器中，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。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s大的颗粒沿与水平夹角较大方向运动;密度s较小的颗粒则

6、沿夹角较小的方向运动，从而达到按密度差异分选的目的。颗粒的运动方向和空气动压力及颗粒颗粒的运动方向和空气动压力及颗粒重力的合力方向一致，并且由合力与重力的合力方向一致，并且由合力与水平夹角（水平夹角（）的正切值来确定：）的正切值来确定：222366ugdudgdRGtgSS风选在国外主要用于城市垃圾的分选，将城市垃圾中的有机物与无机物分离，以便分别回收利用或处置。（二）风选设备（二）风选设备立式风力分选机：上升气流风选机立式风力分选机：上升气流风选机卧式风力分选机：水平气流风选机卧式风力分选机：水平气流风选机卧式风力分选机结构和工作原理示意图卧式风力分选机结构和工作原理示意图 卧式风力分选机从

7、侧面送风，固体废物经破碎机破碎和圆筒卧式风力分选机从侧面送风，固体废物经破碎机破碎和圆筒筛筛分使其粒度均匀后，定量给入机内，筛筛分使其粒度均匀后，定量给入机内，当废物在机内下落当废物在机内下落时，被鼓风机鼓入的水平气流吹散时，被鼓风机鼓入的水平气流吹散，固体废物中各种组分沿，固体废物中各种组分沿着不同运动轨迹分别落入重质组分、中重组分和轻质组分收着不同运动轨迹分别落入重质组分、中重组分和轻质组分收集槽中。集槽中。卧式风力分选机卧式风力分选机卧式风力分选机构造简单，维修方便，但分选精度不高。一般很少单独卧式风力分选机构造简单，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

8、选机组成联合处理工艺。使用，常与破碎、筛分、立式风力分选机组成联合处理工艺。卧式风力分选机的卧式风力分选机的最佳风速为最佳风速为20 m/s20 m/s。 该系统设有粉碎机。破碎后的垃圾落入气流工作室内。水平气流使金属等该系统设有粉碎机。破碎后的垃圾落入气流工作室内。水平气流使金属等重物料分别落入三条输送皮带上。导料板用以防止垃圾掉到输送带之间。重物料分别落入三条输送皮带上。导料板用以防止垃圾掉到输送带之间。废纸、织物、塑料薄膜及细灰粒等被气流带入管，并在风机产生的气流推废纸、织物、塑料薄膜及细灰粒等被气流带入管，并在风机产生的气流推动下带入其他处理装置中。此系统简单、紧凑，工作室内没有活动部

9、件，动下带入其他处理装置中。此系统简单、紧凑，工作室内没有活动部件，但却有较高的分选效率。但却有较高的分选效率。 立式风力分选机工作原理示意图 经破碎后的城市垃圾从中部送入风力分选机，物料在上升气流作用下，经破碎后的城市垃圾从中部送入风力分选机，物料在上升气流作用下，垃圾中各组分按密度进行分离，重质组分从底部排出，轻质组分从顶部垃圾中各组分按密度进行分离，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。与卧式风力分选机比较，立式曲折排出，经旋风分离器进行气固分离。与卧式风力分选机比较，立式曲折风力分选机分选精度较高。风力分选机分选精度较高。立式曲折风力分选机垃圾投入料斗后，由

10、带叶片的输送机投入垂直分离室。由风机产生的气流将轻质物料升起，并进入减缩通道。垃圾从窄颈部入第一分离柱，利用风机的上升气流进行轻质物料的第一分离。在分离柱中轻质再被托起，经缩颈部进入第二分离柱，进行第二次分离。重质组分则经栅格、落到集料斗中，由输送机输出。分离柱的数量可根据物料所需分离的纯度而定。这种分离器和其他立式分离器相比，不仅效率高，且操作最为简便。 气流分选机有效识别轻、重物料的一个气流分选机有效识别轻、重物料的一个重要前提重要前提是：必须是：必须使气流在分选筒中产生强烈的湍流和剪切力，从而把物料使气流在分选筒中产生强烈的湍流和剪切力，从而把物料团块进行分散，达到较好的分选效果。因此，

11、必须对分选团块进行分散，达到较好的分选效果。因此，必须对分选筒进行改进。采用了筒进行改进。采用了锯齿形、振动式或回转式分选筒的气锯齿形、振动式或回转式分选筒的气流通道，流通道，它是让气流通过一个垂直放置的、具有一系列直它是让气流通过一个垂直放置的、具有一系列直角或角或6060转折的筒体，如下图所示。转折的筒体，如下图所示。重质组分重质组分给料给料轻质组分轻质组分空气空气（a a）锯齿型风力分选机）锯齿型风力分选机（b b）振动式风力分选机）振动式风力分选机（c c）回转式风力分选机）回转式风力分选机提取物提取物给料给料重质组分重质组分空气空气旋流器旋流器轻质组分轻质组分重质组分重质组分空气空气

12、轻质组分轻质组分振动方向振动方向给料给料锯齿形：每个转折实际上起到了单独的锯齿形：每个转折实际上起到了单独的一个分选机的作用一个分选机的作用振动式：振动气流分选振动式：振动气流分选回转式：圆筒筛分气流分选回转式：圆筒筛分气流分选 对于直径大于10m的颗粒，可选择旋风除尘器收集。 含颗粒物的气体经螺旋运动被加速，颗粒产生离心力，从而从旋转的气体中被抛出，撞击到除尘器的器壁上。然后滑落到底部被收集起来。4.3.4 摇床摇床(shaking tables)分选分选 摇床的分选原理摇床的分选原理 摇床的构造摇床的构造 影响分选效果的操作因素影响分选效果的操作因素 床条作用和最终分离床条作用和最终分离

13、摇床分选特点摇床分选特点（1 1）摇床的分选原理）摇床的分选原理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薄层斜面水流的综合作用，使细粒固体废物按密度差异动和薄层斜面水流的综合作用，使细粒固体废物按密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选的一种方法。在床面上呈扇形分布而进行分选的一种方法。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，是一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，是一种分选精度很高的单元操作。在摇床分选设备中最常用的是平面摇床。种分选精度很高的单元操作。在摇床分选设备中最常用的是平面摇床。tg

14、密度和粒度不同的颗粒在密度和粒度不同的颗粒在摇床床面上受到两个力：摇床床面上受到两个力：一是摇动装置产生的纵向一是摇动装置产生的纵向推力，二是水流产生的横推力，二是水流产生的横向推力，不同颗粒的运动向推力，不同颗粒的运动方向则取决于这两个力的方向则取决于这两个力的合力（见右下图）。合力（见右下图）。于是，颗粒移动方向的偏于是，颗粒移动方向的偏离角也取决于两个力所给离角也取决于两个力所给予的速度的比值：予的速度的比值： 在图中，显然在图中，显然1234，所以它们能在床面，所以它们能在床面上成扇面分离，分开截取，上成扇面分离，分开截取，就可得到不同的产品。就可得到不同的产品。不同密度和不同粒度的颗

15、粒在床面上分离的情况不同密度和不同粒度的颗粒在床面上分离的情况 摇床分选水平分布水平分布扇形分布规律扇形分布规律床面上床面上扇形分带扇形分带是不同性质颗粒横向运动和纵向运动的综合是不同性质颗粒横向运动和纵向运动的综合结果，结果，大密度颗粒大密度颗粒具有较大的纵向移动速度和较小的横向移具有较大的纵向移动速度和较小的横向移动速度，动速度，其合速度方向偏离摇动方向的倾角小其合速度方向偏离摇动方向的倾角小，趋向于重产，趋向于重产物端；物端；小密度颗粒小密度颗粒具有较大的横向移动速度和较小的纵向移具有较大的横向移动速度和较小的纵向移动速度，动速度，其合速度方向偏离摇动方向的倾角大其合速度方向偏离摇动方向

16、的倾角大，趋向于轻产，趋向于轻产物端。大密度粗粒和小密度细粒则介于上述两者之间。物端。大密度粗粒和小密度细粒则介于上述两者之间。纵向纵向横向横向垂直分布垂直分布析离分层析离分层床面摇动及横向水流流经床条所形成的涡流，造成水流的床面摇动及横向水流流经床条所形成的涡流，造成水流的脉动，使物料松散并按沉降速度分层。脉动，使物料松散并按沉降速度分层。由于床面的摇动，由于床面的摇动，导致细而重的颗粒钻过颗粒的间隙，沉于最底层，这种作导致细而重的颗粒钻过颗粒的间隙，沉于最底层，这种作用称为析离。用称为析离。析离分层是摇床分选的重要特点。它使颗粒析离分层是摇床分选的重要特点。它使颗粒按密度分层更趋完善。分层

17、的结果是粗而轻的颗粒在最上按密度分层更趋完善。分层的结果是粗而轻的颗粒在最上层，其次是细而轻的颗粒，再次之是粗而重的颗粒，最底层，其次是细而轻的颗粒，再次之是粗而重的颗粒，最底层是细而重的颗粒。层是细而重的颗粒。（2 2）摇床的构造）摇床的构造床面：床面：工业型床面一般为45001800mm，长宽比约为22.5，床面上有给料槽和给水槽，床面的表面有两种形式，一为刻槽，二为外加的矩形来复条，均为纵向排列；摇动机构（又叫床头）：摇动机构（又叫床头）：使床面产生往复摇动的动力机构。由于采用偏心肘板式或凸轮杠杆式驱动，使床面的往复运动产生不对称性，前进快，后退慢，使物料往前运动。机架：机架：主要由支承

18、装置和调整装置组成支承装置支承装置：有滑动支承和滚动支承两种，前者平稳，后者节省动力。调整装置：可调节横向和纵向坡度图图4.16 摇床结构示意图摇床结构示意图1床面；床面；2给水槽；给水槽；3给料槽；给料槽；4床头；床头；5滑动滑动支承；支承；6弹簧；弹簧；7床条床条（3 3）影响分选效果的操作因素）影响分选效果的操作因素主要影响因素有给料浓度，粒度，给料量，横向坡度主要影响因素有给料浓度，粒度，给料量，横向坡度和补加水，冲程和冲次，以及纵向坡度。和补加水，冲程和冲次，以及纵向坡度。 给料浓度：一般为给料浓度：一般为151530%30%，粒度粗时取高值；，粒度粗时取高值； 给料粒度：给料粒度： 一般小于一般小于2mm2mm，并需预先分级；，并需预先分级； 给料量：粗砂摇床一般为给料量：粗砂摇床一般为2 22.5t/2.5t/台时，细粒摇床一般为台时，细粒摇床一般为0.20.20.5t/0.5t/台时；台时； 横向坡度和补加水：坡度大和水流大都会增加颗粒的横向速横向坡度和补加水：坡度大和水流大都会增加颗粒的横向速度；度； 冲程和冲次：具有相互联系性，一般，粗颗粒采用大冲程和冲程和冲次：具有相互联系性，一般，粗颗粒采用大冲程和小冲次，细颗粒反之；小冲次，细颗粒反之；a.a. 纵向坡度：