第三章 固體廢物預處理

1、第三章 固體廢物破碎n一.破碎的理論基礎n1.破碎的目的n用外力克服固體廢物質(zhì)點間的內(nèi)聚力而使大塊固體廢物分裂成小塊的過程稱為破碎；使小塊固體廢物顆粒分裂成細粉的過程稱為磨碎。固體廢物破碎的磨碎和磨碎的目的如下：使固體廢物的容積減小，便于運輸和貯存。 為固體廢物的分選提供所要求的入選粒度，以便有效地回收固體廢物中的某種成分。使固體廢物的比表面積增加，提高焚燒、熱分解、熔融等作業(yè)的穩(wěn)定性和熱效率。為固體廢物的下一步加工作準備，例如，煤矸石的制磚、制水泥等，都要求把煤石破碎和磨碎到一定粒度以下，以便進一步加工制備使用。對破碎后的生活垃圾進行填埋處置時，壓實密度高而均勻，可以加快復土還原。 防止粗大

2、、鋒利的固體廢物損壞分選、焚燒和熱解等設備。 2、固體廢物的機械強度和破碎方法 n1.固體廢物的機械強度 固體廢物的機械強度是指固體廢物抗破碎的阻力。通常用靜載下測定的抗壓強度、抗抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度和抗彎強度拉強度、抗剪強度和抗彎強度來表示。其中抗壓強度最大，抗剪強度次之，抗彎強度較小，抗拉強度最小。n 一般以固體廢物 的抗壓強度為標準來衡量?？箟簭姸却笥?0MPa者為堅硬固體廢物；4025MPa者為中硬固體 廢物；小于25MPa者為軟固體廢物。 n 固體廢物的機械強度與廢物顆粒的粒度有關，粒度小的廢物顆粒，其宏觀和微觀裂縫比大粒度顆粒要少，因而機械強度較高。 n 在實際工程中，鑒于

3、固體廢物的硬度在一定程度上反映被破碎的難易程度，因而可以用 廢物的硬度表示其可碎性。 眾所周知，礦物的硬度可按莫式硬度分為十級，其硬度從小到大排列如下：(1)滑膏：(2)石 膏 ：(3)方解石；(4)螢石；(5)灰石；(6)長石：(7)石英：(8)黃玉石；(9)剛玉；(10)金剛石 。各種固體廢物的硬度可通過與這些礦物相比較來確定。 各種硬度物料的分類n 在需要破碎的廢物中，大多數(shù)呈現(xiàn)脆性，廢物在斷裂之前的變形很小。但也有一些需要破碎的廢物在常溫下呈現(xiàn)較高的可塑性，這些廢物用傳統(tǒng)的破碎機難以破碎，需要采取特殊實施。n 例如，廢橡膠在壓力作用下能產(chǎn)生較大的塑性變形而裂，但可利用其低溫變脆的性能而

4、有效地破碎。又如破碎金屬切削下來的金屬屑，壓力只能使其壓實成團，但不能碎成小片或小條、粉末，必須采用特制的金屬切削破碎機進行有效的破碎。 破碎方法 n 按破碎固體物所用的外力，即消耗能量的形式可分為機械能破碎和非機械能破碎兩類方 法。機械能破碎是利用破碎工具(如破碎機的齒板、錘子、球磨機的鋼球等)對固體廢物施力 而將其破碎的。非機械能破碎是利用電能、熱能等對固體廢物進行破碎的新方法，如低溫破 碎、熱力破碎、減壓破碎及超聲破碎等。n 目前廣泛應用的是機械能破碎，主要有壓碎、劈碎、折斷、磨碎和沖擊破碎等方法。n 選擇破碎方法時，需視固體廢物的機械強度，特別是廢物的硬度而定。對堅硬物采用擠 壓破碎和

5、沖擊破碎十分有效；對脆性廢物則采用劈碎、沖擊破碎為宜。 一般破碎機都是由兩種或兩種以上的破碎方法聯(lián)合作用對固體廢物進行破碎的，例如壓 碎和折斷、沖擊破碎和磨碎等。3、破碎比、破碎段與破碎流程 n破碎比與破碎段 在破碎過程中，原廢物粒度與破碎在破碎過程中，原廢物粒度與破碎后產(chǎn)物粒度的比值稱為破碎比。后產(chǎn)物粒度的比值稱為破碎比。破碎比表示廢物粒度在 破碎過程中減小的倍數(shù)，即表示廢物被破碎的程度。破碎機的能量消耗和處理能力都與破碎有關。 破碎比的計算方法有以下兩種：用廢物破碎前的最大粒度(Dmax)與破碎后最大粒度(dmax)的比值來確定破碎比(i) iDmax/dmax 用該法確定的破碎比稱為極限

6、破碎比，在工程設計中常被采用。根據(jù)最大塊直徑來選擇 破碎機給料口寬度。 用廢物破碎前的平均粒度(Dcp)與破碎后平均粒度(dcp)的比值來確定破碎比(i)iDcp/dcp 該法確定的破碎比稱為真實破碎比，能較真實地反映破碎程度，所以，在科研及理論研 究中常被采用。 一般破碎機的平均破碎比在330之間，磨碎機破碎比可達40400以上。n 固體廢物每經(jīng)過一次破碎機或磨碎機稱為固體廢物每經(jīng)過一次破碎機或磨碎機稱為一個破碎段一個破碎段，若要求破碎比不大，一段破碎即 可滿足。但對固體廢物的分選，例如，浮選、磁選、電選等工藝來說，由于要求的入選粒度 很細，破碎比很大，往往需要把幾臺破碎機依次串聯(lián)，或根據(jù)需

7、要把破碎機和磨碎機依次串聯(lián)組成破碎和磨碎流程。對固體廢物進行多次(段)破碎，其總破碎比等于各段破碎比(i 1，i2，in)的乘積n 破碎段數(shù)是決定破碎工藝流程的基本指標，它主要決定破碎廢物的原始粒度和最終粒度。破 碎段數(shù)越多，破碎流程就越復雜，工程投資相應增加，因此，在可能的條件下，應盡 量采用一段或兩段流程。 破碎流程n 根據(jù)固體廢物的性質(zhì)、粒度大小，要求的破碎比和破碎機的類型，每段破碎流程可以有不同的組合方式。單純的破碎流程具有流程和破碎機組合簡單、操作控制方便、占地面積少等優(yōu)點，但只適用于對破碎產(chǎn)品粒度要求不高的場合。 帶有預先篩分的破碎流程其特點是預先篩除廢物中不需要破碎的細粒，相對地

8、減少了進入破碎機的總給料量，同 時有利于節(jié)能。 帶有檢查篩分的后兩種破碎流程。 其特點是能夠?qū)⑵扑楫a(chǎn)物中一部分大于所要求的產(chǎn)品粒度顆粒分離出來，送回破碎機進 行再破碎，因此，可獲得全部符合粒度要求的產(chǎn)品。二、破碎機n選擇破碎機類型時，必須綜合考慮下列因素：所需要的破碎能力；固體廢物的性質(zhì) (如破碎對形狀、硬度、密度、形狀、含水率等)和顆粒的大??；對破碎產(chǎn)品粒徑大小、粒 度組成、形狀的要求；供料方式：安裝操作場所情況等。 n破碎固體廢物常用的破碎機類型有顎式破碎機、錘式破碎機、沖擊式破碎機、剪切式破 碎機、輥式破碎機和球磨機等。 移動攪拌粉碎機顎式破碎機顎式破碎機(一)簡單擺動顎式破碎機簡單擺動

9、顎式破碎機n 簡單擺動顎式破碎機主要由機架、工作機構、傳動 機構、保險裝置等部分組成。工作原理：皮帶輪帶動偏心軸旋轉時，偏心頂點牽 動連桿上下運動，也就牽動前后推力板作舒張及收縮運動。從而使顎時而靠近固定顎，時而又離開固定顎。動領靠近固定額時京對破碎腔內(nèi)的物料進行壓碎、劈碎及折斷。破碎后的物料在動顎后退時靠自重從破碎腔內(nèi)落下。(二)復雜擺動顎式破碎機復雜擺動顎式破碎機n 復雜擺動顎式破碎機從構造上看，復雜擺動顎式破碎機與簡單擺動顎式 破碎機的區(qū)別是少了一根動顎懸掛的心軸，動顎與連桿合為一個部件，沒有垂直連桿，肘板也只有一塊?？梢?，復雜擺動領式破碎機構造簡單。但動顎的運動卻較簡單擺動顎式破碎機復

10、雜，動顎在水平方向有擺動，同時在垂直方向也有運動，是一種復雜運動，不失為稱復雜 擺動顎式破碎機。 復雜擺動顎式破碎機的優(yōu)點是它的破碎產(chǎn)品較細，破碎比大(一般可達48、簡擺型只 能達36)。規(guī)格相同時，復擺型比簡擺型破碎能力高2030。(三)顎式破碎機的特點及應用n 顎式破碎機具有結構簡單、堅固、維護方便、高度小、工作可靠等特點。在固體廢物破 碎處理中，主要用破碎強度及韌性高、腐蝕性強的廢物。例如，煤矸石作為沸騰爐燃料，制 磚和水泥原料時的破碎等。既可用于粗碎，也可用于中、細碎。 錘式和沖擊式破碎機n(一)錘式破碎機 n 錘式破碎機的類型 錘式破碎機按轉子數(shù)目可分為兩類：一類是單轉子錘式破碎機(

11、只有一個轉子)；另一類 是雙轉子破碎機(它有兩個作相對回轉的轉子)。單轉子破碎機根據(jù)轉子的旋轉方向，又可分 為可逆式(轉子可兩個方向轉動)和不可逆式(轉子只能一個方向轉動)兩種。BJD型破碎金屬切屑的錘式破碎機nHammer Mills型錘式破碎機n 錘式破碎機主要用于破碎中等硬度且腐蝕性弱的固體廢物。例如，煤矸石經(jīng)一次破碎后 小于25mm的粒度達95，可送至球磨機磨細制造水泥。還可破碎含水分及油質(zhì)的有機物、纖維 結構、彈性和韌性較強的木塊、石棉水泥廢料、回收石棉纖維和金屬切屑等。 （二）沖擊式破碎機n 沖擊式破碎機具有破碎比大、適應性強、構造簡單、外形尺寸小、操作方便、易于維護等特點。適用于

12、破碎中等硬度、軟質(zhì)、脆性、韌性以及纖維狀等多種團體廢物。我國在水泥 、火力、發(fā)電、玻璃、化工、建材、冶金等工業(yè)部門廣泛應用。Universa型沖擊式破碎機剪切式破碎機n 剪切式破碎機是通過固定刀和可動刀(往復式刀或旋轉式刀)之間的嚙合作用，將固體廢 物切開或割裂適宜的形狀和尺寸，特別適合破碎低二氧化硅含量的松散物料。 輥式破碎機n 輥式破碎機的類型 按輥子的特點可分為光輥破碎機和齒輥破碎機兩種。光輥破碎機的輥子表面光滑，具壓擠破碎兼有研磨作用。用于硬度較大的固體廢物的中碎和細碎。齒輥破碎機輥子表面帶有齒牙，主要破碎形式是劈碎。用于破碎脆性和含泥粘性廢物。齒輥破碎機按齒輥數(shù)目又可分為單齒 輥和雙

13、齒輥破碎機兩種。 1.雙齒輥破碎機n 該機由兩個相對轉動的齒輪組成，固體廢物由上方給入兩齒輥中間，當兩齒輥 同步相對轉動時，輥面上的齒牙將物料咬住并加以劈碎，破碎后產(chǎn)品隨齒輥轉動從下部排出 。破碎產(chǎn)品粒度由兩齒輥的間隙決定。 2單齒輥破碎機n 單齒輥破碎機由一個旋轉的齒輥和一個固定的弧形破碎板組成。破碎板與齒輥 之間形成上寬下窄的破碎腔。固體廢物由上方給入破碎腔，大塊物料在破碎腔上部被長齒劈 碎，隨后繼續(xù)落在破碎腔下部進一步被齒輥軋碎，合格破碎產(chǎn)品從下部縫隙排出。 輥式破碎機的特點n輥式破碎機的特點是能耗低、產(chǎn)品過度粉碎程度小，構造簡單，工作可靠等。 球磨機 n 磨碎在固體廢物處理與利用中占有

14、重要地位。對于礦業(yè)廢物和工業(yè)廢物尤其是這樣。例 如，在煤矸石生產(chǎn)水泥、磚瓦、矸石棉、化肥和得取化工原料等；在硫鐵礦燒渣煉鐵制造球團，回收有色金屬、制造鐵粉和化工原料、生產(chǎn)鑄石等；電石渣生產(chǎn)水泥、磚瓦、回收化工 原料等；鋼渣生產(chǎn)水泥、磚瓦、化肥、溶劑等等過程都離不開球磨機對固體廢物的磨碎。n球磨機n磨介的運動狀態(tài)n盤式磨碎機低溫破碎 n 對于常溫下難以破碎的固體廢物如汽車輪胎、包覆電線、家用電器等，可利用其低溫變 脆的性能而有效地破碎。亦可利用不同的物質(zhì)脆化溫度的差異進行選擇性破碎，即所謂低溫 破碎技術。n 低溫破碎通常采用液氮作致冷劑。液氮具有致冷溫度低、無毒、無爆炸危險等優(yōu)點。但 制備液氮需

15、耗用大量能源，故低溫破碎的對象僅限于常溫難破碎的廢物，如橡膠和塑料。 低溫破碎的應用1.塑料低溫破碎：對塑料低溫破碎的研究結果表明：各種塑料的脆化點聚氯乙烯為-5 -20、聚乙烯 為-95 -135、聚丙烯為0 -20。 2.從有色金屬混合物、廢輪胎、包覆電線等廢物中回收銅、鋁及鋅的低溫破碎 3.汽車輪胎的低溫破碎 。濕式破碎n濕式破碎原理和設備 n 濕式破碎是利用特制的破碎機將投入機內(nèi)的含紙垃圾和大量水流一起水流一起劇烈攪拌 和破碎成為漿液的過程，從而可以回收垃圾中的紙纖維。這種使含紙垃圾漿液化的特制破碎 機稱為濕式破碎機。 n濕式破碎具有以下優(yōu)點：n使含紙垃圾變成均質(zhì)漿狀物，可按流體處理；

16、n不孽生蛟蠅 、無惡臭、衛(wèi)生條件好；n噪聲低、無發(fā)熱、爆炸、粉塵等危害；n適用于回收垃圾中的紙 類、玻璃及金屬材料等。 半濕式選擇性破碎分選n 半濕式選擇性破碎分選是利用城市垃圾中各種不同物質(zhì)的強度和脆性的差異，在一下濕 度下破碎成不同粒度在碎塊，然后通過不同篩孔加以分離的過程。由于該過程是在半濕(加 少量水)狀態(tài)下，通過兼有選擇性破碎和篩分兩種功能的裝置中實現(xiàn)的，因此，把這種裝置 稱為半濕式選擇性破碎分選機。半濕式選擇性破碎分選的特點n 半濕式選擇性破碎分選具有以下特點：能使城市垃圾在一臺設備中同時進行破碎和分 選作業(yè)；可有效地回收垃圾中的有用物質(zhì)。從第組產(chǎn)物中可得到純度為80的堆肥原料 廚房垃圾；從第組