第4章_固体废物分选

1、固体废物处理固体废物处理 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 固体废物处理方法固体废物处理方法n物理处理：物理处理： 压实、破碎、分选压实、破碎、分选n化学处理：化学处理：氧化、还原、中和、沉淀氧化、还原、中和、沉淀n生物处理：生物处理：好氧处理、厌氧处理和兼好氧处理、厌氧处理和兼性厌氧处理性厌氧处理n热处理：热处理：焚烧、热解、焙烧焚烧、热解、焙烧n固化处理固化处理n教学目标教学目标: : n1.理解并掌握筛分基本理论n2.掌握重力分选n3.了解磁力分选n4.了解电力分选n5.理解并掌握浮选n6.了解其他分选方法n7.了解并熟悉分选回收工艺系统n教学重点：教学重点：筛

2、分基本理论；重力分选；浮选n教学难点：教学难点：浮选重力分选重力分选n4.3 4.3 磁力分选磁力分选n4.4 4.4 电力分选电力分选n4.5 4.5 浮选浮选n固体废物分选固体废物分选n 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。n 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。n分选方法分选方法n 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。n筛分定义n影响筛分效率的因素n筛分设备及其应

3、用 n筛分筛分n 依据固体废物的依据固体废物的粒度粒度不同，利用筛不同，利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过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，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。完成粗细物料的分离过程。n 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；为原料中小于筛孔孔径的颗粒重量的百分含量。影响筛分效率的因素影响筛分效率的因素 n1.1.固体废物性质的影响固体废物性质的影响n 固体废物的粒度粒度组成对筛分效率影响较大。固体废物的含水

4、率和含泥量含水率和含泥量对筛分效率也有一定的影响。n2.2.设备性能的影响设备性能的影响n 常见的筛面筛面有棒条筛面、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。运动强运动强度度的影响而有差别。筛面宽度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。n3.3.筛分操作条件的影响筛分操作条件的影响n 连续均匀给料，及时清理、维修筛面，筛分效率就高。筛分设备及其应用筛分设备及其应用 n固定筛n滚筒筛（转筒筛）n惯性振动筛n共振筛筛分设备及其应用筛分设备及其应用n固定筛：筛面由许多平行排列的筛条组

5、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。n滚筒筛（转筒筛）滚筒筛（转筒筛）：筛面带孔的圆柱形筒体，轴线倾斜35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2530s，转速56r/min为最佳。筛分设备及其应用筛分设备及其应用n惯性振动筛：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。筛分设备及其应用筛分设备及其应用n共振

6、筛：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。筛分设备及其应用筛分设备及其应用n重力分选定义n原理n分类n工艺条件风力分选分选重力分选重力分选n重力分选重力分选n 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。重力分选重力分选重力分选重力分选原理原理n一个悬浮在流体

7、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EBDFFF22232()6424()3DsggDssDCVAVgVgC Vddgg dVCn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：n如果假定流体运动为层流，CD24/Re。可以进一步得出人们所熟知的斯托克斯公式2()18sd gVun 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。 重力分选重力分选原理原理重力分选重力分选分类分类n介质：介质：空气、水、重液（密度大于水的液体）、重悬浮液。n

8、 分类：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。n 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。n （1）固体废弃物颗粒间必须有密度上的差异。n （2）分选过程都是在运动介质中进行的。n （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。n （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。 重力分选重力分选 工艺条件工艺条件n 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。 n 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

9、度物料的密度之间。wcLn重介质性质的要求：重介质性质的要求：n 常用的高密度固体颗粒（称为加重质）有磁铁矿和硅矿。n 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。重介质分选设备重介质分选设备 n 在垂直高速的水力作用下，使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。固体废物按密度分选的一种方法。分选原理分选原理n 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

10、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。分选设备分选设备风力分选风力分选n 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。n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。风力分选风力分选分类分类n 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。风力分选风力分选 水平气流分选水平气流分选n 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

11、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。风力分选风力分选 上升气流分选上升气流分选n 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。n 气流有从底部吹入和顶部抽气两种。风力分选风力分选n 风力分选包括n颗粒与重颗粒分离n轻颗粒从气流中分离出来（离心分离机）风力分选风力分选设备设备风力分选机风力分选机风力分选风力分选 城市垃圾两级风选流程城市垃圾两级风选流程分选分选n 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

12、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。分选分选特点特点n（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；n（2）等降颗粒可因移动速度的不同而达到按密度分选；n（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。分选分选设备设备磁力分选磁力分选n磁力分选定义n原理n设备磁力分选磁力分选n 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。磁力分选磁力分选原理原理n物质按磁化系数的大小分成三类:n(1)强磁化物质，可以在弱磁场磁选机中分离出来。n(2)弱磁场物

13、质，可以在强磁场磁选机中分离出来。n(3)非磁性物质。磁力分选磁力分选磁流体分选磁流体分选n磁流体：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。n磁流体分选：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。磁力分选磁力分选设备设备磁选机磁选机n电力分选定义n 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。n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

14、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。n浮选定义n浮选原理n浮选发展简介n浮选药剂n浮选设备n浮选流程n浮选应用n浮选：n 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。n 在固体废弃物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并

15、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。浮选原理浮选原理n 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。n 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。浮选原理浮选原理n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。n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。n浮选工艺中正

16、确选择、使用浮选药剂是调整物质可浮性的主要外因条件。浮选发展简介浮选发展简介n 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。n 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。 浮选发展简介浮选发展简介n1、全油浮选法n 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、n2、表层浮选法n 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

17、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。n3、泡沫浮选法n 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。浮选发展简介浮选发展简介n4、药剂在浮选法发展过程中的作用n 在浮选法发展过程中，药剂的应用和发展起了巨大的作用。n5、浮洗应用的发展n 各类浮选药剂的发展与在产实践中的其体应用，以及浮选工艺的新发展，使浮选效率大为提高，使浮选的应用范围日益扩大；由

18、于浮选设备类型增多，设备不断更新且日益大型化，浮选厂的规模越来越大，处理矿量日趋增多。此外，浮选生产的发展和近代测试在浮选理论研究中的应用，致使对许多理论问题的认识日益深化浮选药剂浮选药剂n浮选药剂n 调节矿物的可浮性，调整矿浆的浮选性质，改善气泡的质量，提高气泡矿化过程的选择性和浮选速度。 浮选药剂浮选药剂n1、捕收剂 在固液界面，且有选择性，提高疏水性，增加可浮性，促使气泡附着，增强附着的牢固性。2、起泡剂 在气液界面，降低界面表面张力，促使空气在矿浆中弥散，形成小气泡，并防止气泡兼并，增加分选界面，提高气泡的稳定性。n3、调整剂n1）活化剂：在固液界面，促进捕收剂与矿物表面的作用。n2）

19、抑制剂：在固液界面，削弱非目的矿物与捕收剂之间的作用。n3）介质PH值的调整剂：在矿浆介质，调整电性。n4）散与絮凝剂：在矿浆，分散絮凝细泥，减少影响。浮选药剂浮选药剂n1、捕收剂：n 能够选择性的吸附在欲浮选的物质颗粒表面，使其疏水性增强，提高固体废弃物的可浮性。n 捕收剂的作用n 提高矿物表面的疏水性；增大矿物在气泡上的附着力和缩短诱导时间。 n1、捕收剂应具备的条件：n（1）捕收作用强，具有足够的活性。n（2）有较高的选择性，最好只对某一种物质颗粒具有捕收作用。n（3）易溶于水，无毒、无味、成分稳定，且价廉易的。浮选药剂浮选药剂n1、捕收剂分类n 极性捕收剂n 非极性油类捕收剂n1、捕收

20、剂n异极性捕收剂：异极性捕收剂的分子结构包含两个基团：极性基和非极性基。极性基活泼能够与物质颗粒表面发生作用，使捕收剂吸附在物质颗粒表面，非极性基起疏水作用。n 典型的异极性捕收剂有黄药（丁基黄原酸钠） ，油酸（顺式十八烯-9-酸）等。n1、捕收剂n 非极性油类捕收剂：非极性油类捕收剂主要成分是脂肪烷烃和环烷烃，最常用的是煤油，烃类油的整个分子是非极性的，难溶于水，具有很强的疏水性。n 从粉煤灰中回收炭，常用煤油（轻质石油产品的一类。由天然石油或人造石油经分馏或裂化而得。沸程为180310。为C9C16的多种烃类混合物）作捕收剂。浮选药剂浮选药剂n2、起泡剂：n 能促使在介质中形成大量大小适宜

21、和具有一定稳定性泡沫的物质。包括醇、酚、酮、醛、醚、酯、酸等有机异极性表面活性物质。n 浮选泡沫：在异极性表面活性物质存在的纯水，矿浆中充气形成细小和比较坚韧的气泡或泡沫，气泡上浮到水面形成具有一定稳定性的细小气泡聚集层，此层为泡沫层。n 两相泡沫：由气、液两相形成的泡沫。三相泡沫：由气、液、固三相形成的泡沫，或称矿化泡沫矿化气泡。浮选药剂浮选药剂n2、起泡剂应具备的条件 n（1）起泡剂一般应是具有适宜结构的有机异极性表面活性物质，起泡性能决定于极性基和非极性烃基的性质。 n 极性基：-OH(羟基)、 醚基, -COOH、-NH2（氨基）、-SO3H（磺酸基等）；非极性基：理论上非极性基可由任

22、何一种类型的烃基构成，但烃基长度、分子量、结构类型属性对起泡性能均有影响。n（2）在矿浆中要有适当的溶解度： C4C10脂肪醇，最理想C5C8 浮选药剂浮选药剂n2、起泡剂应具备的条件 n（3）对矿物无捕收作用。 n（4）对矿浆PH值的变化及矿浆中其它组分有较强的适应性。 n（5）用量少，无毒和不污染环境。浮选药剂浮选药剂n2、起泡剂的分类 n（1）根据药剂来源分类： n 天然产物提取：松油，樟脑油；煤焦工业副产品提取：甲醇，吡啶；人式合成，醇，醚，醇醚类。 n（2）根据分子结构特点分类： n 非离子性（醇、醚醇、醚类、酯类）；离子型（酚类、重吡啶、烃基磺酸（硫酸）盐、羧酸及其皂类、 胺类）。

23、 浮选药剂浮选药剂n3、调整剂n 调节和控制捕收剂与矿物作用时，加强或削弱捕收剂对矿物的作用，从而提高或降低矿物的可浮性，改善浮选过程的选择性。n 调整剂的作用：提高矿物的疏水性。n 使用调整剂的原因：n 多种有用矿物共生（伴生），且可浮性接近，使用调整剂提高选择性；矿物活化后捕收浮选；浮选特定条件限制，例如PH值的影响。浮选药剂浮选药剂n3、调整剂分类（按作用分类）n（1）抑制剂：削弱或破坏捕收剂与矿物相互作用的一大类调整剂。常用：石灰、水玻璃、硫化钠、氰化钠n（2）活化剂：促使捕收剂与矿物相互作用的一类调整剂。常用：硫酸钙、氯化钙、氯化铂、酸、碱。n（3）PH调整剂：调节矿浆酸碱度的一类药

24、剂。常用：无机酸、碱。n（4）分散剂与絮凝剂：n说明：相对性、多重性 浮选设备浮选设备n 浮选效果的好坏，除药剂、工艺流程的影响外，浮选机性能的优劣有着相当大的关系。为此，各国在改进和发展浮选机方面都做了相当多的工作。浮选设备浮选设备n 自1898年出现全油浮选机，20世纪初利用浮选作为气、固、液三相界面分选矿物的工艺技术以来，至今已有近90年的历史，随着浮选技术的发展，浮选机不断演变，已更换了几十种不同结构的浮选机，由初期的全油浮选机、气体浮选机、真空浮选机、表层浮选机及纯机械搅拌的MS浮选机，至30年代出现了法连瓦尔德型（FW）、阿基泰尔型（AG）、法格古林型（FAG）等机械搅拌空气吸入式

25、浮选机。苏联及东欧各国则广泛使用米哈诺布尔型浮选机，世界上目前有近百种浮选机。但在浮选中占统治地位、应用最广泛的是下部吸气式机械搅拌浮选机。浮选设备浮选设备n 我国解放前的选煤厂均无浮选作业，1956年在滴道选煤厂建立了第一个浮选车间,1965年起,我国开始研制适合我国国情的浮选机,并先后研制成功了XJM-4型、XPM-4型、XJX-Z8型及XJX-T12型浮选机，在选煤厂中得到了广泛的应用，取得了良好的效果。据1979年统计，我国自行设计的XJM-4型浮选机，在国内浮选机中占34%，打破了使用和仿制外国浮选机的局面。 并且与浮选机配套的辅助设备，如搅拌桶也得到了相应地发展，研制了矿浆准备器和

26、矿浆预处理器，提高了调浆的效果。浮选设备浮选设备nXJM型浮选机特点：n层伞形叶轮定子组作充气搅拌机构，同时完成吸浆、吸气和循环矿浆作用；强化浮选过程，双系统吸气，易于调节；“W”形矿浆运动，降低速度，保证矿化时间和液面平稳。n采用浅槽，提高充气量，降低功率消耗。n采用小直径高转速的叶轮，降低功率消耗和提高充气量 浮选设备浮选设备n浮选设备类型很多，我国使用最多的是机械搅拌式浮选机。浮选流程浮选流程n浮选流程,也称浮选工艺流程。流程可以反映被处理矿石的工艺特性。n浮选流程涉及到浮选流程的段数、浮选循环及废物的选别顺序。浮选流程浮选流程n 浮选流程的段数n 浮选中磨矿与浮选相结合的次数。一般磨矿

27、一次，浮选一次称一段磨选流程。通常，矿石中常有几种有用矿物，经一次磨矿，将不同矿物分别选出，要经过几次浮选，仍称为一段磨选流程。n 当矿物嵌布粒度比较细，要经过两次以上磨矿才能进行浮选，两次磨矿之间又没有浮选，还是称一段磨选流程。选矿中的粒度,实际上由磨矿控制。为了保证有用矿物充分解离又尽可能防止其过粉碎,可根据有用矿物的浸染特性,采用不同类型的浮选流程段数。n 有一段磨选流程和阶段磨选流程两类。n（1）一段磨选流程。（2）阶段磨选流程。浮选流程浮选流程n（1）一段磨选流程。一段磨选流程也称一段磨浮流程。矿石中有用矿物嵌布比较均匀时可采用该流程。n（2）阶段磨选流程。阶段磨选流程,又可以分两段

28、磨选流程和多段磨选流程,其选择和应用,由矿物嵌布粒度特性和泥化趋势决定。常用的为两段磨选流程。n多段磨选流程实际中采用较少浮选应用浮选应用n 浮选是固体废弃物资源化的一种主要技术。我国现已用于从粉煤灰中回收炭、从煤矸石中回收硫铁矿、从炉渣中回收金属等。n浮选法的主要缺点有：n1）要消耗一定量的浮选药剂，易造成环境污染，要增加相应的污染防治设施。n2）需要增加辅助工序，如浓缩、过滤、脱水、干燥等。n 摩擦与弹跳分选是根据固体废弃物中各组分的摩擦系数和碰撞系数的差异，在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳时，产生不同的速度和弹跳轨迹，而实现彼此分离的一种处理方法。设备设备n带式筛n斜板运输分离机n反弹滚筒分选机n 光电分选n 利用光检系统，检测通过的颗粒物。当颜色与欲分离的颜色一致的颗粒通过时，不进行吹脱，当与欲收集的颜色不一致的颗粒物通过时，反射光经光电倍增管转换为电信