南开大学固体废物处理与处置课件3

1、第三章第三章 固体废物破碎固体废物破碎环境科学与工程学院南开大学【概念】破碎；低温破碎；破碎比；破碎段【知识点】破碎目的；破碎原理；破碎方法；破碎流程；破碎设备 减小容积 控制粒度 防止破坏后续设备 增加比表面积 增大压实密度 挤压破碎理论 层压破碎理论 自冲击破碎理论 固体废物的机械强度是指固体废物抗破坏（包括破碎、磨损、挤压、弯曲、变形等）的能力，即固体废物受外力作用时，其单位面积上所能承受的最大负荷。通常用静载下测定的抗压强度、抗剪强度、抗弯强度和抗拉强度来表示。 抗压强度大于250MPa的为坚硬固体废物；40250MPa的为中硬固体废物；小于40MPa的为软固体废物。 机械强度与颗粒大

2、小的关系 干式破碎 湿式破碎 半湿式破碎 特殊破碎 机械能破碎是利用破碎工具（如破碎机的齿板、锤子、球磨机的钢球等）对固体废物施力而将其破碎的。a挤压；b劈碎；c剪切；d磨碎；e冲击破碎图3.1 机械能破碎几种方式湿式破碎是利用纸类、纤维类废物在水中易调制成浆的特点，对纸类和纤维类垃圾进行回收而发展起来的一种破碎方法。 图3.2湿式破碎机的结构原理1电动机；2筛网；3含纸垃圾；4转子；5斗式脱水提升机；6有色金属；7铁；8循环用水；9浆液；10减速机图3.3半湿式破碎机结构原理 在破碎过程中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值称为破碎比破碎比 maxmax/iDd/cpcpiDd 固体废物每经过一

3、次破碎机或磨碎机称为一个破碎段破碎段。 123niiiii图3.4 破碎的基本工艺流程 选择破碎设备因素：破碎设备的破碎能力；固体废物的性质粒度；对破碎产品的粒度、组成及形状的要求；设备的供料方式；安装操作场所情况等。 破碎固体废物常用的破碎机有颚式破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机、剪切式破碎机、辊式破碎机等几种类型。颚式破碎机颚式破碎机颚式破碎机内有个非常重要的核心部件颚式破碎机内有个非常重要的核心部件可移动式可移动式颚板颚板（简称（简称动颚板动颚板）。通常按照动颚板的运动特性）。通常按照动颚板的运动特性将颚式破碎机分为简单摆动型和复杂摆动型，也是将颚式破碎机分为简单摆动型和复杂摆动型，也是

4、目前工业中应用最广的两种。目前工业中应用最广的两种。图3.5 简单摆动型颚式破碎机1机架；2固定齿板；3动颚齿板； 4前肘板；5可动颚板；6心轴；7偏心轴；8连杆；9飞轮；10后肘板；11拉杆；12调整千斤顶1心轴；2偏心轴；3连杆；4后肘板；5前肘板图3.6简摆颚式破碎机工作原理示意图图3.7 复杂摆动型颚式破碎机1机架；2可动颚板；3固定颚板；4，5破碎齿板；6偏心转动轴；7轴孔；8飞轮；9肘板；10调节楔；11模块；12水平拉杆；13弹簧图3.8复摆颚式破碎机工作原理示意图1固定颚板；3可动颚板；4前（后）推力板；5偏心轴图3.9 新型颚式破碎机1飞轮；2偏心轴；3动颚；4定颚（机体）；

5、5转子；6齿轮箱；7下料斗；8联轴器；9电机；10三角带；11皮带轮；12进料斗图3.10 双腔颚式破碎机机构示意图1固定颚板a；2活动颚板a；3动颚；4偏心轴；5连杆；6活动颚板 b；固定颚板b；I破碎腔a；II破碎腔b图3.11 振动颚式破碎机1机座；2颚板；3不平衡振动器；4扭力轴 锤式破碎机是利用冲击摩擦和剪切作用将固体废物破碎。其主要部件有大转子、铰接在转子上的重锤（重锤以铰链为轴转动，并随大转子一起转动）及内侧的破碎板。图3.12 单转子锤式破碎机的示意图1检修孔；2盖板；3螺栓 锤式破碎机主要用于破碎中等硬度且腐蚀性弱的固体废物，例如，煤矸石经一次破碎后小于25mm的粒度达95%

6、； 锤式破碎机还可破碎含水分及油质的有机物、纤维结构、弹性和韧性较强的木块、石棉水泥废料、回收石棉纤维和金属切屑等; 另外，锤式破碎机在破碎大型固体废物，如电冰箱、洗衣机及废旧汽车方面也具有一定的优势。其缺点是噪声大，安装需采取防震、隔音措施。图3.13 BJD型普通锤式破碎机1锤子；2旁路；3格栅；4测量头图3.14 BJD型破碎金属切屑的锤式破碎机1衬板；2弹簧；3锤子；4筛条；5小门；6非破碎物收集区；7给料口图3.15 Hammer Mills型锤式破碎机1切碎机本体；2锤头（小）；3锤头（大）；4压缩给料机；5切断垫圈；6栅条；7输送器图3.16 Novorotor型双转子锤式破碎机

7、1细粒级产品出口；2风力分级；3物料入口冲击式破碎机冲击式破碎机图3.17 Universa型冲击式破碎机1板锤；2筛条；3研磨板；4冲击板；5链幕图3.18 Hazemag型冲击式破碎机1固体废物；2一级冲撞板（固定刀）；3二级冲撞板（固定刀）；4排出口； 5旋转打击刀剪切式破碎机剪切式破碎机 剪切式破碎机是以剪切方式为主，对物料进行破碎的机械设备。剪切破碎机是通过固定刀和可动刀（往复式刀或旋转式刀）之间的啮合作用，将固体废物切开或割裂成需要的形状和尺寸，特别适合对二氧化硅含量低的松散废物进行破碎。图3.20 Von Roll型往复剪切破碎机图3.21 Lindemann型剪切破碎机1剪切刀

8、片；2压紧器；3送料器；图3.22 旋转剪切式破碎机1旋转刀；2固定刀辊式破碎机辊式破碎机图3.24 光面双辊式破碎机（a）双齿辊破碎机； （b）单齿辊破碎机图3.25 齿辊破碎机工作原理图3.26 颚辊破碎机破碎原理图1颚式破碎机；2破碎物料；3对辊破碎机；4减振弹簧图3.27 “石打石”自破碎自冲击破碎机自冲击破碎机废钢破碎机废钢破碎机图3.28 SHD型破碎机构造图1安全帘；2进料滚筒；3不可破碎物排放门；4转子；5筛；6钢砧；7废钢料图3.29 ZK型破碎机构造图1废钢；2进料辊；3压盖；4转动压臂；5转子；6旋转格栅；7活动铁砧；8抽尘装置 细磨有三个目的：细磨有三个目的：对废物进行

9、最后一段粉碎，使其中各种成对废物进行最后一段粉碎，使其中各种成分单体分离，为下一步分选创造条件；分单体分离，为下一步分选创造条件；对多种废料原料进行粉磨，同时起到把它对多种废料原料进行粉磨，同时起到把它们混合均匀的作用；们混合均匀的作用；制造废物粉末，增加物料比表面积，加速制造废物粉末，增加物料比表面积，加速物料化学反应的速度。物料化学反应的速度。 （a）泻落状态；（b）抛落状态；（c）离心状态图3.31 磨介的运动状态 球磨机由于规格、卸料和传动方式等不同球磨机由于规格、卸料和传动方式等不同分为多种类型，如流溢型球磨机、格子型分为多种类型，如流溢型球磨机、格子型球磨机和风力排料球磨机等。球磨

10、机和风力排料球磨机等。 图3.32 流溢型球磨机构造图1筒体；2端盖；3大齿圈；4轴承；5、6衬板；7给料器；8给料管；9排料管；10人孔图3.34格子型球磨机构造图1给料器；2进料管；3主轴承；4端衬板；5端盖；6筒体；7筒体衬板；8人孔；9楔形压条；10中心衬板；11排料格子板；12大齿轮；13端盖；14锥形体；15楔铁；16联轴节；17电动机图3.33 格子型球磨机工作原理示意图1格子板；2举板 棒磨机棒磨机 棒磨机和溢流型球磨机结构基本类似，但是前者采用钢棒作为细磨介质。为了防止筒体旋转时钢棒歪斜而产生乱棒现象，棒磨机的锥形端盖敷上衬板后，内表面是平直的。钢棒长度一般比筒体长度短205

11、0 mm。 棒磨机的钢棒是通过“线接触”产生的压碎和研磨作用来粉碎固废。因此具有选择性的破碎作用，更减少了固体废物的过粉碎。其产品粒度均匀，钢棒消耗量低。它一般用于第一段的粗磨。在钨、锡或其他稀有金属矿的重选厂或磁选厂从尾矿中回收其金属时，为了防止固废中的金属过粉碎，常采用棒磨机。 棒磨机工作转速通常约为临界转速的6070；充填系数一般为3540；固体废物粒度不宜大于25 mm。 砾磨机砾磨机 砾磨机是一种用砾石或卵石作细磨介质的细磨设备，是古老的细磨设备之一。由于细磨机的生产率与细磨介质的比重成正比，因此砾磨机的筒体尺寸要比相同生产率的球磨机大。同时，其衬板一般要求能够夹住细磨介质，形成“自

12、衬”，以减少衬板磨损，加强提升物料能力和固体废物间的粉碎作用。因此，采用网状衬板和梯形衬板，或者两者的组合。使用砾磨机时，转速一般比球磨机略高，常为临界转速的8590。 砾磨机具有单位处理能耗小，生产费用低、节省金属材料（如细磨介质）、能避免金属对物料的污染等特点，适用于对产品有某种特殊要求的场合。 自磨机自磨机 自磨机又称无介质磨机，分干磨与湿磨两种。干式自磨机的物料粒度一般为300400 mm，一次磨细到0.1 mm以下，粉碎比可达30004000，比球磨机等有介质磨机大数十倍。 图3.37 低温破碎工艺流程图低温破碎的应用 塑料低温破碎塑料低温破碎有关塑料的低温破碎的研究结果如下：各种塑

13、料的脆化点。PVC（聚氯乙烯）：520；PE（聚乙烯）：95135；PP（聚丙烯）：020。冷冻装置。将塑料放在4 m长皮带运输机上，在绝热壁厚为300 mm的冷却槽内移动。从槽顶喷入液氮，4 min后温度降至75；62 min后温度降至167。采用仅具有拉伸、弯曲、压缩作用力的简单破碎机时，低温破碎所需动力大于常温破碎。采用冲击式破碎机时，则低温破碎所需动力比常温破碎要小得多。膜状塑料难于低温破碎。根据以上判断，低温破碎应选择以冲击力为主、拉力和剪切力为辅的破碎机合适。金属混合物的选择性低温破碎金属混合物的选择性低温破碎美国矿山局利用低温破碎技术从有色金属混合物、包覆电线等固体废弃物中回收铜

14、、铝、锌。多次试验发现，对2575 mm大小的混合金属进行低温破碎(72，1 min)后，所得25 mm以下产物中可回收97的铜，100的铝(不含锌)；25 mm以上产物中可回收2.8的铜，100的锌(不含铝)，说明低温破碎能进行选择性破碎分离。废轮胎低温破碎废轮胎低温破碎1传送带；2压孔机；3冷冻装置；4浸没冷冻槽；5冲击破碎机；6磁选机；7锤式破碎机；8粒度分选机图3.38 汽车轮胎低温破碎装置废弃电路板的低温破碎废弃电路板的低温破碎 低温破碎技术也是破碎废物电路板的有效方法，如德国Daimler-Benz Ulm研究中心的废电路板机械处理工艺，在破碎阶段用旋转切刀将废板切成2 cm2 cm的碎块，磁