物理高新技术——环境科学下的物理学——固体废弃物资源化.ppt

1、固体废物资源化技术 1固体废物的分选技术 2固体废物的化学浸出技术 3固体废物的生物处理技术 4固体废物的热转化技术 5固体废物制备建筑材料技术,1固体废物的分选技术,固体废物的分选就是将固体废物中各种可回收利用废物或不利于后续处理工艺要求的废物组分采用适当技术分离出来的过程，包括:,（1）手工检选：适用于废物产源地、收集站、处理中心、转运站或处置场。目前，手工捡选大多数集中在转运站或处理中心的废物传送带两旁。,（2）机械分选：方法很多，应用范围较广。但机械分选大多要在废物分选前进行预处理，一般至少需经过破碎处理。,机械分选方法：筛选、风选、浮选、磁选、电选、摩擦和弹跳分选、光电分选和涡流分选

2、等。具体方法根据废物组成中各种物质的性质差异选择确定。,一、筛选：按粒度分选的技术,棒条筛,格筛,滚筒筛,振动筛,（1）筛选原理,为了使粗细物料通过筛面分离，必须使物料和筛面之间具有适当的相对运动！,物料分层：筛面上的物料层处于松散状态。形成粗粒位于上层，细粒位于下层的规则排列，细粒到达筛面并透过筛孔。 细粒透筛：使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔，以利于细粒透过筛孔。,物料分层是完成分离的条件，细粒透筛是分离的目的。,细粒透筛时，尽管粒度都小于筛孔，但它们透筛的难易程度却不同。 粒度小于筛孔3/4的颗粒：易筛粒 粒度大于筛孔3/4的颗粒：难筛粒,二、风选:按密度分选,颗粒在静止介质中的受力分析,立式

3、风力分选机：上升气流风选机,风选设备,卧式风力分选机：水平气流风选机,卧式风力分选机结构和工作原理示意图,立式风力分选机工作原理示意图,（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,三、浮选：按润湿性分选 润湿性:物质被水润湿的程度. 许多无机废物极易被水润湿，而有机废物则不易被水润湿。易被水润湿的物质，称为亲水性物质；不易被水润湿的物质，称为疏水性物质。,浮选药剂：捕收剂、起泡剂、调整剂,常用的捕收剂,异极性捕收剂：黄药类、脂肪酸类,非极性油类捕收剂：煤油、柴油等,（1）捕收剂：主要作用是使欲浮的废物颗粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着。,（2）起泡剂：表面

4、活性物质，主要作用在水-气界面上使其界面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层,常用的起泡剂:松醇油、脂肪醇等。,起泡剂与捕收剂的相互作用,起泡剂在气泡表面的吸附,表 常用的调整剂种类,（3）调整剂：主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件。,浮选设备,XJK型机械搅拌式浮选机,气泡在浮选机内的运动示意图,四、磁选：磁性差异,常用磁选机,吸持型磁选机,悬吸型磁选机,磁力滚筒,湿式CNT型永磁圆筒式磁选机,吸持型磁选机,给料,电磁铁,刮片,磁性产品,非磁性产品,（a）滚筒式吸持磁选机,（b）带式吸持磁

5、选机,（a）一般式除铁器,悬吸型磁选机,（b）带式除铁器,（a）永磁磁滚筒结构示意图,永磁滚筒磁选机结构与工作原理图,（b）磁滚筒分选原理图,目前使用的电选机，按电场特征主要分为 （1）静电分选机 （2）复合电场分选机,根据导电性，废物分为,导体,半导体,非导体,五、电选：电性,（a）静电辊筒式分选机,（b）YD-4型高压电选机,颗粒带电方式？直接传导带电、电晕带电,复合电场（静电-电晕）分选机分选原理图,六、摩擦与弹跳分选,摩擦与弹跳分选：根据固体废物中各组分在斜面上摩擦系数和碰撞系数的差异，造成不同组分在斜面上具有不同的运动速度和运动轨迹而实现彼此分离的一种处理方法。 （1）分选原理,（2

6、）分选设备：三种,（a）带式筛,特点：带面由筛网或刻沟的胶带制成； 倾斜安装带有振打装置； 带面安装倾角大于颗粒废物的摩擦角，小于纤维废物的摩擦角。,（b）斜板运输分选机,特点：废物中的砖瓦、铁块、玻璃等与斜板板面产生弹性碰撞，向板面下部弹跳，从斜板分选机下端排出。而纤维织物、木屑等与斜板板面为塑性碰撞，不产生弹跳，因而随斜板运输板向上运动，从斜板上端排出。,（c）反弹滚筒分选机,特点：废物由倾斜抛物皮带运输机抛出，与回弹板碰撞，其中铁块、砖瓦、玻璃等与回弹板、分料滚筒产生弹性碰撞，被抛入重的弹性产品收集仓。而纤维废物、木屑等与回弹板为塑性碰撞，不产生弹跳，被分料滚筒抛入轻的非弹性产品收集仓，

7、从而实现分离 。,七、光电分选,利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法。,固体废物预先分级、排队进入光检区。颗粒受光源照射，背景板显示颗粒的颜色或色调，如果颗粒颜色与背景颜色不同，反射光经光电倍增管转换为电信号，电子电路分析后，产生控制信号驱动高频气阀，喷射出压缩空气，将其吹离原来下落轨道，加以收集。而颜色符合要求的颗粒仍按原来的轨道自由下落加以收集，从而实现分离。,八、涡电流分选固废中回收有色金属（如铅、铜、锌等物质）的有效方法。,（1）原理：当废物流以一定的速度通过一个交变磁场时，有色金属内部会产生感应涡流。由于废物流与磁场有一个相对运动的速度，从而对产生涡流的有色金属具有一个排斥力

8、。,（2）设备,2固体废物的化学浸出技术,化学浸出：溶剂选择性地溶解固体废物中某种目的组分，使该组分进入溶液中而达到与废物中其他组分相分离的工艺过程。,3固体废物的生物处理技术,利用微生物的新陈代谢作用使固体废物分解、矿化或氧化的过程，称为固体废物的生物处理技术。包括生物冶金和生物转化技术。,生物处理,生物冶金,生物分离,生物转化,4固体废物的热转化技术,固体废物热转化：在高温条件下使固体废物中可回收利用的物质转化为能源的过程，特别适合有机固体废物的资源化。,5固体废物制备建筑材料技术,建筑材料种类很多，包括：胶凝材料、砖、砌块、玻璃、陶瓷、铸石、骨料等等。,一、胶凝材料 指在一定条件下经过自

9、身的一系列物理化学作用，能将砂子、砖、石块、砌块或块状材料粘结成为具有一定强度的整体的材料。,胶凝材料包括两类：,水硬性胶凝材料：水泥 水泥是最重要的建筑材料之一，它和钢材、木材是基本建设的三大材料。,水泥的品种很多，一般可分为硅酸盐类、铝酸盐类、硫酸盐类、磷酸盐类、硫铝酸盐类、铁铝酸盐类、氟铝酸盐类等。在建筑工程中应用最多的是硅酸盐类水泥，其制备工艺为：,硅酸盐水泥生产工艺流程,硅酸盐水泥熟料主要矿物及其含量,水泥是上述几种熟料矿物，另加石膏的混合物，改变熟料之间的比例，水泥的性质将会发生相应的变化。如提高C3S、C3A的含量，可制成快硬高强水泥；降低C3S、C3A的含量，适当提高C2S含量

10、，则可制得水化热小的大坝水泥。,二、墙体材料,包括普通砖、空心砖和建筑砌块等,（1）普通砖：孔洞率不大于15%或没有孔洞的砖。,普通砖,烧结砖：经焙烧而成的砖称为烧结砖。以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的普通实心砖，一般为矩形体，标准尺寸是240mm115mm53mm。,蒸养（压）砖：经常压或高压蒸汽养护硬化而成的砖称为蒸养（压）砖，如灰砂砖、粉煤灰砖、炉渣砖等。,（2）空心砖：孔洞率大于15%的砖。,普通粘土砖容重较大，使建筑物的自重增大。粘土空心砖的出现，克服了这一缺点，同时改善了砖的绝热和隔声的性能，节省制坯粘土2030%，节省燃料1020%，干燥和焙烧的时间短，易于焙

11、烧均匀，烧成率高，同时可减轻自重1/41/3，提高工效40%，降低造价20%。因此，空心砖发展十分迅速。,两种类型的烧结多孔砖,烧结空心砖的外形,长度（l）不超过365mm,宽度（b）不超过240mm,高度（h）不超过115mm,（3）建筑砌块：用混凝土为主要原料生产的中、小型块状墙体材料，一般为直角六面体。,中型空心砌块,以水泥或煤矸石无熟料水泥，配以一定比例的集料制成的空心率大于或等于25%的砌块。,几种混凝土小型空心砌块外形示意图,三、玻璃 玻璃是一种由熔融物过冷而获得的无定形非结晶体的均质同向的固体材料。,四、铸石 铸石是硅酸盐结晶材料之一，其耐磨性比锰钢高510倍，比一般碳素钢高10倍多。耐腐蚀性比不锈钢、铝和橡胶高得多，除氢氟酸和过热磷酸外，其耐酸碱度几乎接近百分之百。此外，铸石还具有良好绝缘性和机械性能。因此，它是钢铁、有色金属、合金材料、橡胶等理想材料的代用材料，广泛用于工业生产设备中作为耐磨材料及耐酸耐碱材料使用。,