第二章 固体废弃物预处理

1、【概念概念】压实破碎压实破碎 分选分选 中和氧化还原中和氧化还原 化学浸出化学浸出 【方法原理方法原理】 固体废物压实、破碎及分选技术的基础理论和方法固体废物压实、破碎及分选技术的基础理论和方法 ； 固体废物的化学处理技术；固体废物的化学处理技术； 本章重点本章重点3.1 3.1 固体废物的压实固体废物的压实 3.1.1 3.1.1 压实的基本概念压实的基本概念 3.1.2 3.1.2 压实设备类型压实设备类型3.2 3.2 固体废物的破碎固体废物的破碎 3.2.1 3.2.1 破碎的基本概念破碎的基本概念 3.2.2 3.2.2 破碎机破碎机 3.3 3.3 固体废物的分选固体废物的分选 3

2、.3.1 3.3.1 筛分筛分 3.3.2 3.3.2 重力分选重力分选 3.3.3 3.3.3 磁力分选磁力分选 3.3.4 3.3.4 浮选浮选 3.3.5 3.3.5 电力分选电力分选3.4 3.4 分选回收工艺系统分选回收工艺系统 3.4.1 3.4.1 城市垃圾分选回收工艺系统城市垃圾分选回收工艺系统 3.4.2 3.4.2 粉煤灰分选回收系统粉煤灰分选回收系统 3.4.3 3.4.3 从煤从煤从煤矸石中分选回收硫铁矿系统从煤矸石中分选回收硫铁矿系统 3.5 3.5 固体废物的化学处理技术固体废物的化学处理技术 3.5.1 3.5.1 中和法中和法 3.5.2 3.5.2 氧化还原法

3、氧化还原法内内 容容 提提 要要固体废物处理的目的：固体废物处理的目的： 回收资源回收资源 减少固体废物的污染减少固体废物的污染 减少固体废物体积，便于运输和最终处置减少固体废物体积，便于运输和最终处置 国家控制固体废物污染的技术政策国家控制固体废物污染的技术政策: : 资源化资源化 无害化无害化 减量化减量化 固体废物处理的定义：固体废物处理的定义： 通过物理、化学、生物、热解、焚烧、固化等不同通过物理、化学、生物、热解、焚烧、固化等不同方法，使固体废物转化为适于运输、贮存、资源化利用方法，使固体废物转化为适于运输、贮存、资源化利用及最终处置的过程。及最终处置的过程。（1 1）物理处理）物理

4、处理(Physical Processing)(Physical Processing) 通过浓缩或相变化改变其结构通过浓缩或相变化改变其结构, ,以便运输、贮存、处以便运输、贮存、处理或处置。理或处置。包括：包括：压实、破碎、分选、脱水压实、破碎、分选、脱水（2 2）化学处理）化学处理(Chemical (Chemical Processing)Processing) 采用化学方法使固废中的有害成分发生转化达到无害化采用化学方法使固废中的有害成分发生转化达到无害化. .包括：包括：氧化、还原、中和氧化、还原、中和（3 3）生物处理）生物处理(Biological (Biological Pr

5、ocessing)Processing) 利用微生物作用使固废中的有机物降解利用微生物作用使固废中的有机物降解, ,达到无害化达到无害化或综合利用或综合利用的目的的目的。 包括：包括：好氧处理和厌氧处理好氧处理和厌氧处理（4 4）焚烧处理）焚烧处理(Combustion)(Combustion) 利用利用燃烧反应燃烧反应使固废中的使固废中的可燃物质发生氧化还原反应可燃物质发生氧化还原反应,达到减容及热能利用的目的。达到减容及热能利用的目的。（5 5）热解处理）热解处理(Pyrolysis)(Pyrolysis) 将其中有机物在高温下列解获取轻质燃料将其中有机物在高温下列解获取轻质燃料. .如废

6、塑料、如废塑料、废橡胶的热解。废橡胶的热解。（6 6）固化处理）固化处理 采用固化基材将固体废物包覆使其能安全运输和处置采用固化基材将固体废物包覆使其能安全运输和处置, ,以减少对环境的危害。固化处理以减少对环境的危害。固化处理主要用于放射性固体废物主要用于放射性固体废物的处理。的处理。 固体废物处理的原则：固体废物处理的原则：（1）“资源化资源化”原则原则 对其施以适当的处理技术从中回收有用物质和能源对其施以适当的处理技术从中回收有用物质和能源（2 2）“无害化无害化”原则原则 垃圾的焚烧、堆肥；粪便的厌氧发酵垃圾的焚烧、堆肥；粪便的厌氧发酵（3 3）“减量化减量化”原则原则 通过一定的处理

7、技术使其体积和数量减少，以减轻对通过一定的处理技术使其体积和数量减少，以减轻对人类和环境的影响。人类和环境的影响。固体废物的预处理v固体废物的预处理为废物的合适处理处置提供条件，主要有压实、破碎和分选等。预处理的作用：v以填埋为主的废物（压实：降低废物的体积，减少运输量和运输费用，提高填埋场的利用效率）v以焚烧或堆肥为主的废物（破碎：不需要压实处理，破碎、分选使物料粒度均匀、大小适宜，有利于提高焚烧和堆肥化效率）v废物的资源综合利用（破碎和分选：实现不同物料分别回收利用）1 固体废物的压实固体废物的压实1.1 压实的基本概念压实的基本概念 1、固体废物的压实 固体废物的压实也称压缩，是指通过外

8、力加压于松散的固体物，以增加物料的容重和减少其体积的过程。使废物便于运输、贮存和填埋。 压实的目的：减小体积，便于装卸、运输、贮存和填埋；制取高密度惰性材料或建材，便于贮存或再利用。 压实适用对象：压缩性能大而回复性能小的固体废物；不适用于某些较密实的固体和弹性废物。v以城市生活垃圾为例，压实前容重通常在0.10.6t/m3范围，经过一般机械压实后，容重可提高到1 t/m3左右。如果通过高压压缩，垃圾容重可达1.1251.38 t/m3，体积则可减少为原来体积的1/31/10。因此固体废物填埋前常需进行压实处理，尤其对松散型废物或中空型废物事先压碎更显必要。压实操作的具体压力大小可根据处理废物

9、的物理性质（如易压缩性、脆性等）而定。一般开始阶段，随压力增加，物料容重较迅速增加，以后这种变化会逐渐减弱，且有一定限度。即使增加外压，并不能使废物容重无限增大（这是由于压实后垃圾会产生反弹力，类似于分子距离太近会使斥力大大增加的道理）。1.1.1 1.1.1 压实原理压实原理 大多数固体废物是由不同颗粒与颗粒间孔隙组成的集合体，一堆自然存放的固体废物，其表观体积是废物颗粒有效体积与孔隙占有体积之和。 Vm=Vs+Vv Wm=Ws+Wv 当对固体废物实施压实操作时，随着压力强度的增大，孔隙体积减少，表观体积也随之减少，而容重增大。因此，可以看做是消耗一定的压力能，提高废物容重的过程。当固体废物

10、受到外界压力时，各颗粒间相互挤压，变形或破碎，从而达到重新组合的效果。1.1.2 1.1.2 压实程度的量度压实程度的量度 （1）孔隙比和孔隙率 压实前后固体废物密度值及其变化率的大小，是度量压实效果的重要参数 孔隙比 e=Vv/Vs 孔隙率 =Vv/Vm （2）湿密度和干密度 湿密度 w=Wm/Vm 干密度 d=Ws/Vm 废物运输及处理过程中测定的物料质量通常包括水分密度。故容重一般是指湿密度 1.1.2 1.1.2 压实程度的量度压实程度的量度 （3）体积减少百分比 R=（Vi-Vf）/Vi100% R 固体废物体积压缩比 Vi 废物压实前的原始体积 Vf 废物压实后的体积 （4）压缩与

11、压缩倍数 固体废物经压实处理后体积减少的程度叫压缩比 r=Vf / Vi(r1) 固体废物经压实处理后体积压实的程度叫压缩倍数 n=Vi / Vf(n1) n和r互为倒数，n越大，说明废物的压实倍数越高，压实效果越好，工程上以压缩倍数n更为普遍 v 废物的压缩倍数取决于废物的种类和施加的压力，一般压缩倍数为3-5，同时采用破碎和压实两种技术科使压缩倍数增加到5-10。v实践证明，未经破碎的原状城市垃圾，压实容重极限值约为1.1 t/m3。比较经济的方法是先破碎再压实，可提高压实效率，即用较小的压力取得相同的增加容重效果。固体废物经压实处理，增加容重，减少体积后，可以提高收集容器与运输工具的装载

12、效率，在填埋处置时可提高场地的利用率。1.1.3 1.1.3 压实效果的影响因素压实效果的影响因素 为了提高压实机械的生产率和保证固体废物压实质量，并以最小的功耗获得合格的压实度和最高的压实产量，必须合理选择压实的有关参数。影响压实作业的主要参数有压力，固体废物组分，含水率，废物层厚度，机械的行程次数，行驶速度和压实方向对斜坡作业的影响 （1）压力：压力越大，废物体压实度越大，减容的效果越好。 增压过程中的3个阶段：1. 塑性变形 2. 固体废物不可逆蠕变 3. 固体废物的范性变形 1.1.3 1.1.3 压实效果的影响因素压实效果的影响因素 （2）固体废物组成 不同组分自身特有的力学性质相互

13、作用，共同影响了压实度的效果，具体表现如下：a、金属、橡胶、泡沫海绵等材料具有良好的弹性，在压实弹性形变过程中作用重大，纸类等物质易于折叠、变形性良好，对压实初期大孔隙填没贡献较大；b、竹木、纤维、胶带、纺织品等物件，因其本身的结构特点和韧性较好，起到骨架支撑的作用，是压实蠕变阶段的主要受力组分；c、厨房垃圾由于本身范性特征，其在范性变形阶段起到主导作用，成为对减容效果贡献较大的组分；d、玻璃、硬塑料、陶瓷和砖瓦等组分对压实减容的效果贡献微乎其微。 1.1.3 1.1.3 压实效果的影响因素压实效果的影响因素。 （3）含水率 固体废物中除了含有内部结合水外，还有吸附水，膜状谁，毛细水等。在低含

14、水率情况下，组分间的内摩擦力和材料的内聚力阻碍着压实，所以提高含水率有利于减少阻力，使得压实过程更为容易。 一般根据填埋场作业经验，当垃圾的含水率达到50%左右时，压实机械的压实效果最好，获得最大压实度时所对应的含水率为最佳含水率。 1.1.3 1.1.3 压实效果的影响因素压实效果的影响因素。 （4）废物层厚度 废物层厚度对压实效果和压实功能消耗的影响很大，根据土壤压实理论，废物层部位越深，所受的压实效果越差。 根据填现场作业经验，采用30t的重型压实机械碾压接近最佳含水率的固体废物时，废物层的适宜压实厚度在0.4-0.8m范围之间。1.1.3 1.1.3 压实效果的影响因素压实效果的影响因

15、素。 （5）机械的行程次数 有研究对同一固体废物堆进行极限压实的实验结果表明：固体废物的压实度并非随着压实次数的增加呈现无限增长趋势，而是以对数曲线趋近某极限值，前几次压实对压实度的影响最大。 （6）行驶速度 工程研究表明，一般压实机械行驶速度在5km/h左右比较理想，依据作业经验，建议在压实过程中，行驶速度应先慢后快，这是因为初始的垃圾颗粒松散，低速碾压可以较好的嵌入，使得压实机械行驶稳定；之后再提高速度，可显著提高生产率并保证碾压质量。1.1.3 1.1.3 压实效果的影响因素压实效果的影响因素 总 结 a:压实效果最常用的指标是压实后的废物压实度，压力是决定压实效果的最重要的外在因素；决

16、定压实效果的内在因素有固体废物组分、废物含水率等； b:固体废物在外力下的形变大体可分为3个阶段，即固体废物组分之间的大空隙位填没，固体废物不可逆蠕变和范性变形； c:决定压实效果的填埋运行参数有固体废物堆体的摊铺厚度，机械运程次数，行驶速度等 d: 对于压实度的测量，目前没有适合卫生填埋场的成熟方法1.1.4 1.1.4 压缩效应压缩效应 （1）减轻环境污染 （2）快速安全造地 （3）节省填埋或储存场地 1.1.5 1.1.5 压实设备类型压实设备类型 根据操作情况分，用于固体废物的压实设备可分为固定式和移动式两大类。凡用人工或机械方法（液压方式为主）把废物送到压实机械里进行压实的设备称为固

17、定式。各种家用小型压实器、废物收集车上配备压实器及中转站配置的专用压实机等均属固定式压实设备。而移动式是指在填埋现场使用的轮胎式或履带式压实机、钢轮式布料压实机以及其他专门设计的压实机具。（1 1）水平压实器水平压实器（2 2）三向垂直压实器三向垂直压实器（3 3）回转压实器回转压实器（4 4）城市垃圾压实器城市垃圾压实器1.1.5 1.1.5 压实设备类型压实设备类型 压实机分类 按压实过程工作原理，移动式压实器可分为碾压、夯实、震动三种，固体废物压实处理主要采用碾压方式；现场常用的压实机主要有胶轮式压实机、履带式压实机和刚轮式布料压实机。 压实机的开发：开发高性能大吨位垃圾压实机的关键技术

18、在于：a、适用于垃圾破碎、碾压、清理、行驶作业的专用压实轮的研究和开发；b提高产品在垃圾填埋场恶劣环境下的操作舒适性；c、在垃圾填埋条件下压实机机身密封及防挂物以及清理方式1.1.5 1.1.5 压实设备类型压实设备类型 压实机分类 压实机分为固定式和移动式两类，移动式压实机一般安装在收集垃圾车上，固定式压实机一般设在工厂内部，废物转运站，高层住宅垃圾滑道的底部等场合。两类压实器的工作原理大体相同，主要是由容器单元和压实单元两部分组成。 常用的固定式亚时期主要是水平压实器、三向联合压实机，回转式压实机和袋式压实机。 1 1）水平压实器水平压实器v(2)(2)移动式压实设备移动式压实设备 移动式

19、压实器是指在填埋现场使用的轮胎式或履带式压实机、钢轮式布料厅实权以及其他专门设计的压实机具。按压实过程工作原理，移动式压实器可分为碾（接）压、夯实、振动三种，相应有碾(治)压压实机、夯实压实机、振动压实机三大类。固体废物压实处理主要采用碾(滚)压方式。图3-2所示为填理场常用压实机。图图3-23-2填埋场常用的压实机填埋场常用的压实机2.2 2.2 固体废物的破碎固体废物的破碎2.2.1 2.2.1 破碎的基本概念破碎的基本概念 （1 1）破碎的定义）破碎的定义 通过人为或机械等外力的作用，破坏物体内部的凝聚力和分子间的作用力，使物体破裂变碎的操作过程统称为破碎。（2 2）破碎的目的）破碎的目

20、的 使运输、焚烧、热解、熔化、压缩等操作能够或容易进行，更经济有效。 为分选和进一步加工提供合适的粒度，有利于综合利用。 增大比表面积，提高焚烧、热解、堆肥处理的效率。 破碎使固体废物体积减小，便于运输、压缩和高密度填埋，加速土地还原利用。2.2.2 2.2.2 破碎破碎(Size Reduction)(Size Reduction)1.1.破碎原理破碎原理 在外力作用下破坏固体废物质点间的内聚力使其分在外力作用下破坏固体废物质点间的内聚力使其分裂为裂为小块或细粉的过程小块或细粉的过程. . 2.2.破碎目的破碎目的 (1) (1)减小容积，降低运输和贮存费用减小容积，降低运输和贮存费用 (2

21、) (2)为分选提供所需入选粒径，以便回收为分选提供所需入选粒径，以便回收 (3) (3)使其混合均匀，提高焚烧、热解等效率及稳定性使其混合均匀，提高焚烧、热解等效率及稳定性 (4) (4)增加填埋压实度和均匀度，加快复土还原增加填埋压实度和均匀度，加快复土还原 (5) (5)防止粗大、锋利物损坏处理设备防止粗大、锋利物损坏处理设备 (6) (6)便于通过磁选等方法回收小块贵重金属便于通过磁选等方法回收小块贵重金属 2.2.3 2.2.3 影响破碎效果的因素影响破碎效果的因素1.1.固体废物的机械强度及破碎粒是影响破碎过程的因素固体废物的机械强度及破碎粒是影响破碎过程的因素2.2.机械强度机械

22、强度 机械强度是指固体废物抗破碎的阻力，通常都用静机械强度是指固体废物抗破碎的阻力，通常都用静载下测定的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度载下测定的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度来表示。其中抗压强度最大，抗剪强度次之，抗弯强度来表示。其中抗压强度最大，抗剪强度次之，抗弯强度较小，抗拉强度最小。一般以固体废物的较小，抗拉强度最小。一般以固体废物的抗压强度抗压强度为标为标准来衡量：准来衡量： 抗压强度大于抗压强度大于250MPa250MPa的为坚强固体废物；的为坚强固体废物；40-40-250MPa250MPa的为中硬固体废物；小于的为中硬固体废物；小于40MPa40MPa的为软固体废

23、物的为软固体废物 机械强度越大的固体废物，破碎越困难。机械强度越大的固体废物，破碎越困难。 固体废物的机械强度与其颗粒粒度有关，粒度小的固体废物的机械强度与其颗粒粒度有关，粒度小的废物颗粒其宏观和微观裂隙比大粒度颗粒要小，因而机废物颗粒其宏观和微观裂隙比大粒度颗粒要小，因而机械强度较高，破碎较困难。械强度较高，破碎较困难。 2.2.3 2.2.3 影响破碎效果的因素影响破碎效果的因素2.2.机械强度机械强度 机械强度是固体废物一些列力学性质所决定的综合机械强度是固体废物一些列力学性质所决定的综合指标，力学性质主要有韧性、硬度、结构缺陷及解理等指标，力学性质主要有韧性、硬度、结构缺陷及解理等 （

24、1 1）韧性）韧性 韧性是物料受切割、拉伸、压轧、弯曲、锤击等外韧性是物料受切割、拉伸、压轧、弯曲、锤击等外力作用时所表现出的抵抗性能，包括挠性、延展性、脆力作用时所表现出的抵抗性能，包括挠性、延展性、脆性、弹性、柔性等力学性质。性、弹性、柔性等力学性质。 （2 2）硬度）硬度 固体废物的硬度是指固体废物抵抗外力机械侵入的固体废物的硬度是指固体废物抵抗外力机械侵入的能力。能力。 固体废物的硬度有两种表示方法：固体废物的硬度有两种表示方法：一种是对照矿物一种是对照矿物硬度确定硬度确定 ；另一种是按废物破碎时的性状确定。；另一种是按废物破碎时的性状确定。 2.2.3 2.2.3 影响破碎效果的因素

25、影响破碎效果的因素2.2.机械强度机械强度 （3 3）结构缺陷）结构缺陷 结构缺陷对粗块物料破碎的影响较为显著，随着矿结构缺陷对粗块物料破碎的影响较为显著，随着矿块粒度的变小，裂缝及裂纹逐渐消失，强度逐渐增大，块粒度的变小，裂缝及裂纹逐渐消失，强度逐渐增大，力学的均匀性增大，因此细磨更为困难力学的均匀性增大，因此细磨更为困难 （4 4）解理）解理 物料在外力作用下沿一定方向破裂成光滑平面的性物料在外力作用下沿一定方向破裂成光滑平面的性质称为解理，解理是结晶物料特有的性质，所形成的平质称为解理，解理是结晶物料特有的性质，所形成的平滑面称作解理面。滑面称作解理面。2.2.2 2.2.2 破碎破碎(

26、Size Reduction)(Size Reduction)3.3.破碎方法破碎方法包括：包括： 机械破碎机械破碎 包括剪切、冲击、挤压三种类包括剪切、冲击、挤压三种类型型 物理方法物理方法 低温冷冻破碎，湿式破碎低温冷冻破碎，湿式破碎 按破碎方式可以分为干式破碎、湿式破碎、半湿式破碎按破碎方式可以分为干式破碎、湿式破碎、半湿式破碎目前广泛采用的破碎方法有冲击破碎、剪切破碎、挤压目前广泛采用的破碎方法有冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、摩擦破碎等，此外还有专用的低温破碎和湿式破破碎、摩擦破碎等，此外还有专用的低温破碎和湿式破碎等。碎等。 在进行破碎设备的设计时，主要考虑两方面在进行破碎设备的设计

27、时，主要考虑两方面的技术指标：一是单位动力消耗，二是破碎比的技术指标：一是单位动力消耗，二是破碎比（1 1）单位动力消耗）单位动力消耗 单位动力消耗是指单位质量破碎产品的能量单位动力消耗是指单位质量破碎产品的能量消耗，用以判别破碎机消耗的经济性，一般情况消耗，用以判别破碎机消耗的经济性，一般情况下，废物破碎设备的单位动力消耗可根据经验数下，废物破碎设备的单位动力消耗可根据经验数据来群定，在经验数据不足的情况下，可根据据来群定，在经验数据不足的情况下，可根据KickKick定律来计算定律来计算 E=cln E=cln（D/dD/d） (2) (2)破碎比破碎比 在破碎过程中，原废物粒度与破碎产物

28、粒度的比值称为破碎比。破碎比表示废物粒度在破碎过程中减少的倍数。 a、最大粒度法 i=Dmax/ dmaxi=Dmax/ dmax (3-7) (3-7) Dmax Dmax 为破碎前的最大粒度；为破碎前的最大粒度； dmax dmax 为破碎后的最大粒度。为破碎后的最大粒度。 b b、平均粒度法、平均粒度法 i=Dave/ davei=Dave/ dave (3-8) (3-8) Dave Dave为破碎前的平均粒度；为破碎前的平均粒度； davedave为破碎后的平均粒度。为破碎后的平均粒度。 (3) (3)破碎段破碎段 固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破固体废物每经过一次破碎机或

29、磨碎机称为一个破碎段。碎段。 对固体废物进行多次（段）破碎，其总破碎比等于对固体废物进行多次（段）破碎，其总破碎比等于各段破碎比的乘积各段破碎比的乘积 破碎段数是决定破碎流程的基本指标，它主要决破碎段数是决定破碎流程的基本指标，它主要决定破碎废物的原始粒度和最终粒度。破碎段数越多，定破碎废物的原始粒度和最终粒度。破碎段数越多，破碎流程就越复杂，工程投资相应增加，因此，如果破碎流程就越复杂，工程投资相应增加，因此，如果条件允许的话应尽量减少破碎段数。条件允许的话应尽量减少破碎段数。 (4) (4)破碎流程破碎流程 常用的有：常用的有：（1 1） 剪切式破碎机剪切式破碎机（2 2） 锤式破碎机锤式

30、破碎机（3 3） 颚式破碎机颚式破碎机（4 4） 球磨机球磨机5.低温破碎低温破碎原理：原理：利用固体废物低温变脆的性能进行破碎，也可利用利用固体废物低温变脆的性能进行破碎，也可利用 不同物质脆化温度的差异进行选择性破碎。不同物质脆化温度的差异进行选择性破碎。优点：优点：无噪音、无毒、无爆炸危险；同一种物料可得到尺无噪音、无毒、无爆炸危险；同一种物料可得到尺 寸相近的碎块，有利于后续分离。寸相近的碎块，有利于后续分离。缺点：缺点：成本较高。成本较高。6.湿式破碎湿式破碎原理：原理：利用特制的破碎机将投入机内的含纸垃圾和大量水流一起利用特制的破碎机将投入机内的含纸垃圾和大量水流一起剧烈搅拌和破碎

31、成为浆液的过程，以回收垃圾中的纸纤维。剧烈搅拌和破碎成为浆液的过程，以回收垃圾中的纸纤维。优点：优点：含纸垃圾变成均质浆状物，可按流体处理。含纸垃圾变成均质浆状物，可按流体处理。废物在液相中处理，卫生条件较好。废物在液相中处理，卫生条件较好。噪声低、无爆炸粉尘等危害。噪声低、无爆炸粉尘等危害。适合于回收纸类、玻璃及金属材料。适合于回收纸类、玻璃及金属材料。局限：局限：只有垃圾纸类含量高才适合选用。只有垃圾纸类含量高才适合选用。7.半湿式破碎半湿式破碎原理：原理：利用垃圾中各种不同物质的强度和脆性的差异，在一定湿利用垃圾中各种不同物质的强度和脆性的差异，在一定湿度下破碎成不同粒度的碎块，然后通过

32、不同筛孔加以分离度下破碎成不同粒度的碎块，然后通过不同筛孔加以分离的过程。的过程。特点：特点：能使垃圾在一台设备中同时进行破碎和分选作业。能使垃圾在一台设备中同时进行破碎和分选作业。可有效地回收垃圾中的有用物质。可有效地回收垃圾中的有用物质。对进料的适应性好，易破碎的废物首先破碎并及时排出，对进料的适应性好，易破碎的废物首先破碎并及时排出， 避免了过度粉碎现象。避免了过度粉碎现象。能耗低，处理费用低。能耗低，处理费用低。破碎流程破碎流程图图3-3 3-3 破碎的基本工艺流程破碎的基本工艺流程v概念：概念： 根据物料的粒度、密度、磁性、电性、光根据物料的粒度、密度、磁性、电性、光电性摩擦电性摩擦

33、v性、弹性及表面湿润性等差异，采用相应的分离性、弹性及表面湿润性等差异，采用相应的分离手段将其手段将其v分离的过程分离的过程.v目的目的:分离固废中可回收利用的或不利于后续处理、分离固废中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物料处置工艺要求的物料.v类型类型: 首先是人工分选和机械分选，机械分选又首先是人工分选和机械分选，机械分选又可分为物理分选、物理化学分选、化学分选及微可分为物理分选、物理化学分选、化学分选及微生物分选；生物分选；2.3 2.3 固体废物的分选固体废物的分选v2.3.1 2.3.1 筛分筛分（1 1）定义）定义 筛分是利用筛子使物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大

34、于筛孔的粗粒物料滞留在筛面上，从而完成粗细物料分离的过程。 该分离过程可以看作是物料分层和细粒透筛两个阶段组成。物料分层是完成分离的条件，细粒透筛是分离的目的。（2 2）筛分的分类）筛分的分类 根据操作条件的不同，筛分可分为干法筛分和湿法筛分两种，根据操作条件的不同，筛分可分为干法筛分和湿法筛分两种，根据在工艺过程中完成任务的不同，筛选可分为以下六类：独根据在工艺过程中完成任务的不同，筛选可分为以下六类：独立筛分、准备筛分、预先筛分、检查筛分、脱水或脱泥筛分、立筛分、准备筛分、预先筛分、检查筛分、脱水或脱泥筛分、选择筛分选择筛分 v2.3.1 2.3.1 筛分筛分（3 3）筛分效率）筛分效率

35、由于筛分过程较复杂，影响筛分质量的因素也多种多样，通常用筛分效率来表示筛分过程的优劣。 筛分效率是指筛分时实际得到的筛下物的质量与筛分效率是指筛分时实际得到的筛下物的质量与物料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料的质量之比。物料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料的质量之比。 筛分效率的简易表达式为： E= Q1 / Q0 E= Q1 / Q0 100%100% E为筛分效率，%Q1筛下物质量；KgQ0固体废物中所含粒径小于筛孔尺寸颗粒的质量；Kgv影响筛分的因素很多，主要有：影响筛分的因素很多，主要有：入筛物料的性质，包括物料的粒度状态、含水率(10%)和含泥量及颗粒形状；筛分设备的运动特征（固定运动）；筛

36、面结构，包括筛网类型及筛网的有效面积，筛面倾角；筛分设备防堵挂、缠绕以及使物料沿筛面均匀分布的性能；筛分操作条件，包括连续均匀给料、及时清理与维修筛面等。固定筛固定筛 筛面由许多平行的筛条组成，可以水平安装或倾斜安装。结构简单、不消耗动力、设备费用低、维修方便。分为格筛和棒条筛。 容易堵塞，需要经常清扫，筛分效率低，仅60-70%，适合于粗筛作业。滚筒筛滚筒筛 滚筒筛是一个倾斜的圆通，圆筒的侧璧上开有许多筛孔。圆筒以很慢的速度转动，因此不需要很大动力，其优点是不会堵塞。 筒形筛筛分时，固体废物在筛中不断滚翻，较小的物料颗粒最终进入筛孔筛出。筒形筛筒形筛v振动筛振动筛 振动方向与筛面垂直或近似垂

37、直，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颗粒大的颗粒的空隙，进入下层到达筛面，大大有利于筛分的进行。图图3-13 3-13 惯性振动筛构造及工作原理图惯性振动筛构造及工作原理图v2.3.2 2.3.2 重力分选重力分选1 1、重力分选、重力分选： 根据固体废物颗粒间密度的差异，以及在运动介质中所受的重力、流体动力和其他机械力不同而实现按密度分选的过程。 重力分选的方法重力分选的方法 重介质分选 跳汰分选 风力分选 跳汰分选v 重力分选的特点1.固体颗粒间必须存在密度（或粒度）的差异；2.分选过程在运动介质中进行；3.在重力、流体动力、颗粒间摩擦力的综合作用下，固体颗粒群松

38、散并按密度（或粒度）分层；4.分好层的物料在运动介质的托运下达到分离。（1）重介质分选）重介质分选(Heavy Media Separation)：所谓重介质，就是密度大于水的介质，重介质有重液和重悬浮液两大类。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。为使分选过程有效地进行，选择的重介质密度（c）需介于固体废物中轻物料密度（L）和重物料密度（W）之间，即：LcW凡颗粒密度大于重介质密度的重物料都下沉，集中于分选设备的底部成为重产物；颗粒密度小于重介质密度的轻物料都上浮，集中于分选设备的上部成为轻产物。它们分别排出，从而达到分选的目的。（2 2）跳汰分选）跳汰分选原理：原理

39、：在垂直变速介质的作用下，按密度分选固体的一在垂直变速介质的作用下，按密度分选固体的一种方法。种方法。过程过程: :不同密度固体废物的粒子群，在垂直脉动运动不同密度固体废物的粒子群，在垂直脉动运动的介质中依据密度的大小分层，大密度的颗粒群位于下的介质中依据密度的大小分层，大密度的颗粒群位于下层，小密度的颗粒群位于上层以此达到物料的分离。层，小密度的颗粒群位于上层以此达到物料的分离。跳汰分选设备：跳汰分选设备：（3 3）风力分选）风力分选(Air Classifiers)(Air Classifiers)原理：原理：以空气为分选介质，在气流作用下较轻的物料被以空气为分选介质，在气流作用下较轻的物

40、料被气流向上带走或水平带向较远的地方，而重物料则由于气流向上带走或水平带向较远的地方，而重物料则由于上升气流不能支持它们而沉降，或由于惯性在水平方向上升气流不能支持它们而沉降，或由于惯性在水平方向抛出较近的距离。抛出较近的距离。风选设备：风选设备：按气流在设备内吹入的方向不同，可分为卧按气流在设备内吹入的方向不同，可分为卧式风力分选机和立式风力分选机。式风力分选机和立式风力分选机。(4) 摇床分选：v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，使细粒固体按密度差异在床面上呈扇形分布面进行分选的一种方法。v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

41、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。v平面摇床主要由床面、床头和传动机构组成。床面近似呈梯形，横向有1.55的倾斜。 摇床床面上扇形分带是不同性质颗粒横向运动和纵向运动的综合结果，大密度颗粒具有较大的纵向移动速度和较小的横向移动速度，其合速度方向偏离摇动方向的倾角小，趋向于重产物端；小密度颗粒具有较大的横向移动速度和较小的纵向移动速度，其合速度方向偏离摇动方向的倾角大，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。3.3.3 磁力分选磁力分选(Magnetic Separation)(Magnetic Separation)原理：原理：利用固体废物中各种物质

42、的磁性差异在不均匀磁场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方法。中进行分选的方法。磁选目的：磁选目的：一是回收废物中的黑色金属，二是在某些废物一是回收废物中的黑色金属，二是在某些废物处理工艺中排除铁质物质。处理工艺中排除铁质物质。磁选设备：磁选设备：辊筒式磁选机辊筒式磁选机 悬挂式磁选机悬挂式磁选机3.3.4 3.3.4 电力分选电力分选(Electric Separation)(Electric Separation)1 1、电选的基本原理、电选的基本原理（1）电选分离过程 电力分选简称电选，它是利用固体废物中各种组分在高压电场中电性的差异实现分选的一种方法。 电选分离过

43、程是在电选设备中进行的。废物颗粒在电晕一静电复合电场电选设备中的分离过程如图3-30所示。给料斗把物料均匀地给入滚筒上，物料随着滚筒的旋转进入电晕电场区。 由于电场区空间带有电荷，导体和非导体颗粒都获得负电荷，导体颗粒一面荷电，一面又把电荷传给滚筒（接地电极），其放电速度快。因此当废物颗粒随滚筒旋转离开电晕电场区而进入静电场区时，导体颗粒的剩余电荷少，而非导体颗粒则因放电较慢，致使剩余电荷多。 导体颗粒进入静电场后不再继续获得负电荷，但仍继续放电，直 至完全放完全部电荷，并从滚筒上得到正电荷而被滚筒排斥，在电力、离心力和重力的综合作用下，其运动轨迹偏离滚筒，而在滚筒前方落下。非导体颗粒由于较多

44、的剩余负电荷，将与滚筒相吸，被吸附在滚筒下，带到滚筒后方，被毛刷强制刷下；半导体颗粒的运动轨迹则介于导体与非导体颗料之间，成为导体产品落下，从而完成电选分离过程。3.3.5 3.3.5 浮选浮选(Flotation)(Flotation)1、浮选原理 浮选是固体废弃物与水调制的料浆中加入浮选药剂，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；不浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。 固体废物浮选主要是利用欲选物质对气泡粘附的选择性。其中有些物质表面的疏水性较强，容易粘附在气泡上，而另一类物质表面亲水，不易粘附在气泡上。物质表面的亲水、

45、疏水性能，可以通过浮选药剂的作用而加强。因此，在浮选工艺中正确选择、使用浮选药剂是调整物质可浮选的主要外因条件。2、浮选药剂 药剂根据在浮选过程中的作用不同，可分为捕收剂、起泡剂和调整剂三大类。 浮选工作时，料浆由进浆管进入，给到盖板与叶轮中心处，由于叶轮的高速旋转，在盖板与叶轮中心处造成一定的负压，空气由进气管和套管吸入，与料浆混合后一起被叶轮甩出。在强烈的搅拌下，气流被分割成无数微细气泡。预选物质颗粒与气泡碰撞粘附在气泡上而浮升至料浆表面形成泡沫层，经刮泡机刮出成为泡沫产品，再经消泡脱水后即可回收。 浮选是固体废物资源化的一种重要技术，我国已应用于从粉煤灰中回收炭，从煤矸石中回收硫铁矿，从焚烧炉渣中回收金属等。 浮选法的主要缺点是有些工业固体废物浮外，还需要一些辅助工序如浓缩、过滤、脱水、干燥等。因此，在生产实践中究竟采用哪一种分选，应根据固体废物的性质，技术经济综合比较后确定。3.3.6 3.3.6 分选回收技术实例分选回收技术实例v 为了经济有效地回收城市垃圾和工业固体废物中有用物质，根据废物的性质和要求，将两种或两种以上的分迭单元操作组