4.3固体废弃物重力分选ppt课件

1、基本原理 重介质分选 风力分选 跳汰分选 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，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。,重选原理,重力分选的介质有空气、水、重液(比重大于水的液体)、重悬浮液等。固体废物重力分选的方法很多，按作用原理可分为风力分选、重介质分选、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,固体废物中颗粒间必

2、须存在密度的差异 分选过程都在运动介质中进行 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 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。,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。,4.3.1 重介质分选,（一）基本概念,重介质分选是在重介质（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粒群按其密度的大小分开以达到分离目的的方法。为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间： L C W,通常重介质是由高密度的固体微粒和水构成的固液两相分散体系，其特点有

3、二：一是密度比水大；二是该体系是非均匀介质。,（二）对加重质的要求,密度足够大 粘度低，化学稳定性好、使用时不易氧化和泥化 无毒、无腐蚀性 来源丰富，价格低廉，便于制备与再生 应有60%90%的粒度小于200目，且均匀的分散于水中，容积浓度一般为10%15%，,重介质的形式可以是重液和重悬浮液两大类，但重液价格昂贵，只能在实验室中使用。在固体废物分选中只能使用重悬浮液。,重介质中高密度固体微粒起着加大介质密度的作用，称为加重质。,常用的加重质,重悬浮液的加重质通常主要是硅铁，其次还可采用方铅矿、磁铁矿和黄铁矿，它们的性质如表4.3所示。,重介质分选使用的分选介质有四种类型：有机溶液、矿物盐类的

4、水溶液、风砂介质（砂粒中充以空气形成悬浮体）、矿物悬浮液。前两种为稳定介质，而后两种为不稳定介质（或人为稳定介质）。,稳定介质:在很长时间内能保持自己物理性质的介质。,有机溶液：通常使用的有：四氯化碳，四溴乙烷，二溴乙烷，五氯乙烷；三氯乙烷；三溴甲烷。此外还有苯、二甲苯等。 矿物盐类的水溶液：如氯化钙、氯化锌易溶于水，可用于分选。,不稳定介质（人为稳定介质） 风砂介质：它是利用气流使固体粒子形成悬浮体（流态化床层），用以进行干法重介质分选（或称空气重介质分选）。通常采用3080目的砂粒为介质。 矿物悬浮液：它是由很细的固体微粒与水混合组成悬浮液。矿物悬浮液与重液不同，它属于粗分散体系。固体微粒

5、为分散相，水为分散媒。,常用重液表,加重质的性质,结构：主要由5部分组成 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,图4.8 圆筒形转鼓,（三）重介质分选设备,该设备外形为一圆筒形转鼓，由四个滚轮支撑，通过圆筒腰间的大齿轮由传动装置带动旋转。在圆筒内壁沿纵向设有扬板，用以提升重产品到溜槽内。圆筒水平安装。 固体废物和重介质一起由圆筒一端给入，在向另一端流动过程中，密度大于重介质的颗粒沉于槽底，由扬板提升落入溜槽内，被排出槽外为重产品；密度小于重介质的颗粒随重介质流入圆筒溢流

6、口排出成为轻产物。,圆筒形转鼓结构及原理,重介质分选原则流程,重介质分选的一般工艺流程包括重介质制备、分选、介质回收与利用等。,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）,4.3.2 跳汰分选(jigging),分选原理及工作过程 跳汰机 影响因素,（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

7、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4-10）； 物料在交变水流中的分层过程见图4-11。,图4-10 隔膜跳汰机的分选示意图,图4-11 物料颗粒在跳汰时的分层过程,（2）跳汰机(jigs),跳汰机主要按水流运动方式分为两类：见（图4-12）。 隔膜跳汰机：通过偏心连杆机构带动橡胶隔膜往复运动，以推动水流脉冲运动。 无活塞跳汰机：采用压缩空气推动水流脉动。,图4-12 跳汰中推动水流的形式a. 隔膜鼓动； b.空气鼓动,（3）分选过程的影响因素,冲程(stroke)与冲次(frequency)：与摇床相同； 筛下补加水：通过增大或减小下降水流的速度影响物料的松散，若要获得

8、重产品的质量，可增加筛下水，反之可减小筛下水。此外，粒度大的筛下水量多。如选择166mm的物料，筛下补加水达55t/t，20mm物料，筛下水为1522t/t。 给料量：量大，分选精度降低 给料浓度：浓度大，相应的给料水少，分选精度降低，处理能力提高；反之结果也相反。,4.3.2 风力（气流）分选,气流分选的作用是将轻物料从较重的物料中分离出来。气流分选的基本原理是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，而重物料则由于向上气流不能支承它而沉降或是由于重物料的足够惯性而不被剧烈改变方向穿过气流沉降。被气流带走的轻物料再进一步从气流中分离出来，一般用旋流器分离。,（一）原理,由于分离精度

9、不太高，风选常作为城市垃圾的粗分手段，把密度相差较大的有机组分和无机组分分开。,由于空气密度较小，与颗粒密度相比之下忽略不计，故颗粒在空气中的沉降末速（v0）为：,式中，d为颗粒的直径，S为颗粒的密度，为空气的密度，为阻力系数，g为重力加速度。 由上式可知，当颗粒粒度一定时，密度大的颗粒沉降末速大；当颗粒密度相同时，直径大的颗粒沉降末速大。,由于颗粒的沉降末速同时与颗粒的密度、粒度及形状有关，因而在同一介质中，密度、粒度和形状不同的颗粒在特定的条件下，可以具有相同的沉降速度。这样的相应颗粒称为等降颗粒。 等降颗粒中，密度小的颗粒粒度（dr1）与密度大的颗粒粒度（dr2）之比，称为等降比，以e0

10、表示，即：,等降比的大小可由沉降末速的个别公式或通式写出，如两颗粒等降，则 ，那么：,从公式可见，等降比（e0）将随两种颗粒的密度差 的增大而增大；而且e0还是阻力系数（）的函数。理论与实践都表明，e0将随颗粒粒度变细而减小。所以，为了提高分选效率，在风选之前需要将废物进行窄分级，或经破碎使粒度均匀后，使其按密度差异进行分选。,固体颗粒实际沉降速度v=v0ua 当v0，颗粒向下作沉降运动； 当v=0，颗粒作悬浮运动； 当v0，颗粒向上作漂浮运动。,沉降速度，V,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（v）等于颗粒对介质的相对速度（v0）和上升气流速度（u

11、a）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,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重力的合力方向一致，并且由合力与水平夹角（）的正切值来确定：,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

12、）风选设备,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，当废物在机内下落时，被鼓风机鼓入的水平气流吹散，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集槽中。,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。,卧式风力分选机的最佳风速为20 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

13、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件，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，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

14、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、重物料的一个重要前提是：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。采用了锯齿形、振动式或回转式分选筒的气流通道，它是让气流通过一个垂直放置的、具有一系列直角或60转折的筒体，如下图所示。,（a）锯齿型风力分选机,（b）振动式风力分选机,（c）回转式风力分选机,锯齿形：每个转折实际上起到了单独的一个分选机的作用 振动式：振动气流分选 回转式：

15、圆筒筛分气流分选,旋风除尘器 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(shaking tables)分选,摇床的分选原理 摇床的构造 影响分选效果的操作因素 床条作用和最终分离 摇床分选特点,（1）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。,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

16、摇床分选设备中最常用的是平面摇床。,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（见右下图）。 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。,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,水平分布扇形分布规律,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

17、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。,垂直分布析离分层,床面摇动及横向水流流经床条所形成的涡流，造成水流的脉动，使物料松散并按沉降速度分层。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，这种作用称为析离。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，最底层是细而重的颗粒。,（2）摇床的构造,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

18、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,图4.16 摇床结构示意图 1床面；2给水槽；3给料槽；4床头；5滑动支承；6弹簧；7床条,（3）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。,（4）床条作用和最终分离,床面上的床条不仅能形成沟槽，增强水流的脉动，增加床层松散，有利于颗粒分层和析离，而且所引起的涡流能清洗出混杂在大密度颗粒层内的小密