固体废弃物的处理重选

1、固体废弃物的处理重选第1页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二4.2.1 基本原理 概念 物体的自由沉降 物体在介质中运动所受到的阻力 等降比 重选过程的共同工艺条件 第2页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（1）概念 在运动介质中按不同物质的密度差异进行分选的过程叫重力分选，简称重选。第3页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二运动介质(moving medium)介质：两种类型水、重液、悬浮液 （湿式重选）空气 （干式重选）运动介质：介质处于运动之中。第4页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二密度差异(density

2、variations)所有的物质都存在密度差异，但密度差异的大小决定其分选的难易程度，通常用两种物质在介质中的有效密度比值的大小确定。 有效密度的比值=式中：w大密度物质的密度；L小密度物质的密度；c介质的密度一般有：有效密度 2.5 2.51.75 1.751.5 1.51.25 1.25难易程度 极易 容易 中等 困难 极难 由比值 物质间密度差异越大，分选越易 介质密度越大，分选越易。（这是重介质分选的基础）第5页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（2）物体的自由沉降(free settling)物体在介质中的沉降有两种形式：单个物体在无限介质中的沉降：自由沉降一定量

3、的物体在有限介质中的沉降（容器限定）： 干涉沉降在重力分选中，所有的沉降过程都是属于干涉沉降的范围，但为了研究的需要，总是从自由沉降入手，探讨其规律。物体的形态多种多样，以球形颗粒更容易获得理论上的结果。物体在静止介质中的受力情况。第6页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二物体在静止介质中的受力情况受力情况如右图在静止介质中，物体受到两个力：重力：G0；介质阻力：R；第7页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二 其自由沉降微分方程式为： 式中 m 一球体质量； 球体自由沉降加速度（cm/s2） 阻力系数 第8页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星

4、期二以 除（1）式，得 式中：右边第一项 为球体在介质中的重力加 速度。 第二项 称为阻力加速度即： （自由沉降加速度重力加速度与阻 力加速度之差） 第9页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二在球体沉降过程中，g0是个常数，而a随增大而增大。当：球体由静止转向下沉的瞬间：0，a=0，此时：介质阻力K0， 最大。增大，a也增大， 减小 直至a=g0时， ，球体快速下降，并获得最大值，以0表示。 第10页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二0为自由沉降末速(terminal velocity of settling)。此时：G0R 即作用在球体上的重力与阻力达到

5、了动平衡由：得：d颗粒直径；g重力加速度；阻力系数这就是自由沉降末速的一般公式，是重力分选中最重要的公式。 第11页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（3）物体在介质中运动所受到的阻力在沉降末速公式中有一阻力系数，这是一个与雷诺数有关的函数雷诺数：介质绕过物体时活动状态的参数。式中：介质粘度；d颗粒直径；c介质密度；颗粒运动速度。第12页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二 在层流（平稳介质中）状态下，斯托克斯导出阻力系数 在紊流状态下，牛顿雷廷智导出阻力系数 所以有：Re越大，阻力系数越小。 第13页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二

6、（4）等降比(equal settling ratio)物体的自由沉降末速与物体的密度、粒度和形状都密切相关，当密度不同的物体在同一介质中沉降时，必然产生密度大的小颗粒和密度小的大颗粒具有相同沉降末速的情况，由此产生了一个等降粒子的概念。等降粒子(equal settling particle)：密度不同且粒度不同而具有相同自由沉降末速的粒子。等降比：等降粒子中密度小的颗粒粒度(dr1)与密度大的颗粒(dr2)的比值，以e0表示。 第14页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二由沉降末速式：0102第15页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二 由等降比的概念和

7、公式，可知e0与三个因素有关。颗粒的有效密度比值 （在空气中为 ）阻力系数的比值（阻力系数与介质密度、物料的密度、形状有关）颗粒的粒度（粒度越粗，阻力越大，所以e0大）：e0越小，越需要窄级别分选。第16页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（5）重选过程的共同工艺条件固体废物中颗粒间必须存在密度差异；分选过程都是在运动介质中进行的；在重力、介质动力及机械力的综合作用下，使颗粒群松散并按密度分层；分层物料在运动介质流的推动下互相迁移，彼此分离，并获得不同密度的产品。也可以概括为：具有密度差异的组分运动介质分散沉降分层分离。第17页，共52页，2022年，5月20日，9点36分

8、，星期二4.2.2 重介质分选 (heavy medium separation) 基本原理 重介质 加重质的选择 分选设备 分选流程 重介质分选的优缺点 第18页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（1）基本原理 重介质分选是在密度较大的介质中，使物料按密度分选的一种分选方法即： Lcw L、c、w分别为轻、中、重物料。重介质分选在理论上是应该是真正按密度进行分选的。第19页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（2）重介质(heavy medium)重介质有两种重液密度较高的有机溶液和无机盐溶液（表4.2-1）重液是均质液体，稳定性好，但来源少，价格贵，

9、一般用于实验室进行重液分析，测定原料的密度组成。悬浮液 是由各种磨细的固体颗粒与水组成的混合物；是一种非均质的两相体系，稳定性差，但来源广，价格低廉，无毒，易回收，广泛用于工业上的重介质分选过程。悬浮液中的固体颗粒又叫加重质。 第20页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二表4.2-1 常用重液表名称化学成分密度(g/cm3)溶液最大密度(g/cm3)溶剂氯化钙氯化锌三溴甲烷四溴乙烷二碘甲烷碘化汞钡丙二酸铋蚁酸铊CaCl2ZnCl2CHBr3C2H2Br4CH2I2HgI2+BaI2CH2(COOTl)2+HCOOTl2.152.912.92.973.333.654.251.3

10、2.072.92.973.333.654.25水水四氯化碳等四氯化碳等四氯化碳等水水第21页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（3）加重质(medium solid)加重质的选择常用加重质重介质的配制第22页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二a. 加重质的选择密度：太高，降低容积浓度，稳定性差； 太低，c小，粘度大；粒度：一般6090-200目，太 粗：稳定性差，太细：粘度大，加工及回收困难；硬度：太硬：难粉磨，太软：易泥化，不易回收；性质：要有磁性，以便回收再生。第23页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二b. 常用加重质主要有两种硅

11、铁：含Si 1318，13时，磁性强，以喷雾硅铁为佳；磁铁矿（Fe3O4） ：价廉, 介质密度不高时采用，也可与硅铁混用，以降低成本。 比重硬度最大介质密度磁性回收方法硅铁8.663.9强磁选磁铁矿4.44.562.1强磁选第24页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二c. 重介质配置加重质的重量：水的重量： 式中： Q加重质重量，（kg）； V悬浮液体积（L）； ，c加重质与悬浮液的密度(kg/L)； W所需水量（L）例：第25页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二例：采用密度为4.4的磁铁矿为加重质配置密度为1.9的重介质，分别求加重质的重量、需水量及悬浮

12、液的浓度。解：加重质的重量： 水的重量： 悬浮液的浓度： 第26页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（4）分选设备鼓形重介质分选机见图4.2-1。 结构：主要由5部分组成 圆筒形转鼓： 主体 大齿轮： 转鼓的传动装置 滚轮： 转鼓的支撑装置 扬板： 重介质的搅拌及重产品的提升装置 溜槽： 重产品的卸料装置 主要技术参数 转鼓长度 转鼓直径 分选面积 给料粒度 1800mm 1800mm 3.24m2 30-50mm 处理能力 转 速 15-20t/台h 2r/min第27页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二图4.2-1 鼓型重介质分选机第28页，共52页

13、，2022年，5月20日，9点36分，星期二（5）分选工艺流程重介质分选的过程很简单，但重介质的制备与回收系统比较复杂。重介质分选的原则流程见图4.2-2；重介质分选的实际流程还应该包括：重介质制备系统：包括重介质的粒度，浓度的制备与调整；重介质回收系统：脱介筛以后的介质须经浓缩，脱水以提高浓度，再经磁选或浮选（细粒级）去杂净化，然后循环使用，损耗部分，需要补加。第29页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二图4.2-2 重介质分选的原则流程第30页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（6）重介质分选的优缺点优点分选指标高，处理能力大；（按密度差异分选，粒度和

14、形状影响小）分选粒度范围宽，分选流程简单；（无须分级入选）设备构造简单，操作容易 缺点重介质的制备，回收，再生系统复杂设备磨损快（重介质密度、浓度大）第31页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二4.2.3 风力分选(air separation)原理风选设备 风选工艺流程 第32页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（1）原理在基本原理的各个公式中，由于空气的密度小，可忽略，其他相同。 一般沉降末速公式： 在空气中，则为： 第33页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二b.风选设备卧式风力分选机。见图4.2-3当分选城市垃圾时，水平气流速度5

15、m/s。优点：构造简单，维修方便；缺点：分选精度不高立式曲折形风力分选机。见图4.2-4卧式相比，上升气流的速度大，分选过程长，故分选精度高。 第34页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二图4.2-3 卧式风力分选机第35页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二图4.2-4 立式曲折形风力分选机第36页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（3）风选工艺流程风选工艺流程见图4.2-5 这是国外城市垃圾两级风选流程，一级为卧式，用于垃圾的粗选，去除垃圾中的细粒级无机物（等降比概念）第二级为立式，分选有机物和无机物。我国垃圾中有机物含量低，采用风选

16、处理尚在研究之中。第37页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二图4.2-5 风选工艺流程第38页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二4.2.4 摇床(shaking tables)分选 摇床的构造 摇床的分选原理 操作因素 第39页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（1）摇床的构造摇床的构造见图4.2-6。 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）： 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

17、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：主要由支承装置和调整装置组成支承装置 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第40页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二图4.2-6 摇床的构造1.床面；2.给水槽；3.给料槽；4.床头；5.滑动支撑；6.弹簧；7.刻槽或来复条第41页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（2）摇床的分选原理密度和粒度不同的颗粒在摇床床面上受到两个力：一是摇动装置产生的纵向推力，二是水流产生的横向推力，不同颗粒的运动方向则取决于这两个力的合力（见图4.2

18、-7）。于是，颗粒移动方向的偏离角也取决于两个力所给予的速度的比值： 在图中，显然1234，所以它们能在床面上成扇面分离，分开截取，就可得到不同的产品。摇床工艺演示第42页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二图4.2-7 不同密度和不同粒度的颗粒在床面上分离的情况第43页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（3）操作因素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。给料浓度： 一般为1530%，粒度粗时取高值；给料粒度： 一般小于2mm，并需预先分级；给料量 粗砂摇床一般为22.5t/台时，细粒摇床一般为0.20.5t/台

19、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度；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；纵向坡度：一般为0.51，有时也采用负值。第44页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二4.2.5 跳汰分选(jigging)分选原理及工作过程跳汰机影响因素 第45页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二（1）分选原理及工作过程概念跳汰分选是利用跳汰机构产生交变水流，使物料在松散和沉降过程中按密度分层进而分离的一种重选方法。分选原理及过程物料给入在上升水流作用下松散在下降水流中沉降在交变作用下分层分别排出（图4.2-8）；物料在交变水流中的分层过程见图4.2-9。第46页，共52页，2022年，5月20日，9点36分，星期二图4.2-8 隔膜跳台