生活垃圾的分选优秀PPT.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3,节生活垃圾的分选,1,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。,手工拣选,:,转运站或处理中心的废物传送带两边。,分类,机械分选,:,一般先经过破碎，包括,:,筛选,(,分,),、,风选、浮选、磁选、电选、摩擦与,弹跳分选、光电分选和涡电流分选。,在固体废物处理、处置与回用之前应该进行分选，将有用的组分加以分选回收，将有害的成分分离出来，对固体废物进行分选有很重要的意义。,2,一、筛选,(,一,),筛选原理,1,、筛选过程：利用一个或一个以上的筛面，将不同粒径颗粒的混合废物分成两组或两组以上颗粒组的过程。,该过程由,物料分层,和,细粒透筛,两个阶段组成。,条件 目的,易筛粒：,粒度小于筛孔尺寸,3/4,的颗粒，很易通过粗粒形成的间隙到达筛面而透筛。,难筛粒：,粒度大于筛孔尺寸,3/4,的颗粒，粒度越接近筛孔尺寸就越难透筛。,3,2,、筛分效率：筛选时实际得到的筛下产物的质量与原料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料的质量比，用百分数表示。,(,此时筛下产物全部为小于筛孔尺寸的颗粒,),(4-1),式中：,Q,1,为筛下产物质量，,kg,；,Q,为入筛固体废物质量，,kg,；,入筛固体废物中小于筛孔尺寸的细粒含量，,%,。,实际要测定,Q,、,Q,1,比较困难。设：,(4-2),(4-3),式中：,Q,2,为筛上产物质量，,kg,；,、,分别为筛上、筛下产品中小于筛孔尺寸的细粒含量，,%,。,4,入筛固体废物,Q,筛上产品,Q,2,，,筛下产品,Q,1,，,将式（,4-2,）代入式（,4-3,），得,将其代入式,(4-1),，得,实际生产中由于筛网磨损而常有部分大于筛孔尺寸的粗粒进入筛下产品，此时，筛下产品不是,100%,Q,1,，而是,Q,1,，筛分效率的计算公式为：,5,3,、影响筛分效率的因素,(P35),（,1,）固体废物性质的影响：,a,、粒度组成,（易筛粒含量越高，筛分效率越高）；,b,、含水率和含泥量,（含水量小于,5%,且含泥质较少时，影响不大，属干式筛分；含水量达,5%8%,，且颗粒粒度较细又含泥质时，颗粒间以及颗粒与网丝间产生较大凝聚力，堵塞筛孔，使筛分无法继续进行；含水量达,10%14%,时，颗粒形成泥浆，凝聚力下降，颗粒团聚体散成单体颗粒，筛分效率提高，属湿式筛分。）,c,、颗粒形状,（球形最易，片状或条状颗粒，难通过圆形或方形筛孔的筛子，但易通过长方形筛孔的筛子。）,6,（,2,）筛分设备性能的影响：,筛孔形状、筛面、筛子运动方式及运动强度、筛面宽度和长度、筛面倾角,(15,-25,为易,),。,（,3,）筛分操作条件的影响：,注意连续均匀给料、及时清理和维修筛面。,7,（二）筛分设备,1,、固定筛,2,、滚筒筛,3,、振动筛,(1),惯性振动筛,(2),共振筛,8,1,、固定筛,筛分物料时，筛面固定不动的筛分设备。筛面由许多平行排列的筛条组成，可以水平或倾斜安装。,（,1,）棒条筛,：由平行排列的棒条组成，筛孔尺寸为筛下粒度的,1.11.2,倍（一般不小于,50mm,），棒条宽度应大于固体废物中最大快块度的,2.5,倍。适于筛分粒度大于,50mm,的粗粒废物，主要用在初碎和中碎之前，安装倾角一般为,3035,。,（,2,）格筛,：由纵横排列的格条组成，一般安装在粗碎机之前，以保证入料块度适宜。,9,10,2,、滚筒筛,亦叫转筒筛，筛面为带孔的圆柱形筒体或截头的圆锥体。筛网一般为冲击板。安装倾角,3,5,。,物料在滚筒筛中的运动有三种状态：,（,1,）沉落状态：,颗粒被圆周运动带起，滚落到向上运动的颗粒层表面。,（,2,）抛落状态：,筛筒转速足够高时，颗粒沿筒壁上升，沿抛物线轨迹落回筛底。,（,3,）离心状态：,转速进一步提高，颗粒附着在筒壁上不再落下，此转速称为临界转速。,物料处于抛落状态时效果最佳，一般，物料在筒内滞留,2530S,，转速,56r/min,时筛分效率最佳。,11,12,3,、振动筛,振动方向与筛面垂直或近似垂直，振动次数,6003600r/min,，振幅,0.51.5mm,。物料在筛面上发生离析现象，密度大而粒度小的颗粒穿过密度小而粒度大的颗粒间隙，进入下层到达筛面，大大有利于筛分地进行。安装倾角一般控制在,840,之间。,（,1,）惯性振动筛,（,2,）共振筛,13,通过由不平衡的旋转所产生的离心惯性力使筛箱产生振动的一种筛子。由于筛面作强烈的振动 ，消除了堵塞筛孔的现象，有利于湿物料的筛分。适用于,0.10.15mm,的粗中细粒废物的筛分。还可用作脱水振动和脱泥筛分。,惯性振动筛构造及工作原理图,(a),振动筛构造图；,(b),工作原理图,（,1,）惯性振动筛,14,利用连杆上装有弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在共振状态下进行筛分的。,优点：处理能力大，筛分效率高、耗电少以及结构紧凑,缺点：工艺复杂、机体重大、橡胶弹簧易老化。,共振筛构造及工作原理图,1,、上筛箱,2,、下机体,3,、传动装置,4,、共振弹簧,5,、板簧,6,、支撑弹簧,（,2,）共振筛,15,二、风选,又称气流分选，是最常用的一种按固体废物密度分离固体废物中不同组分的重选方法。,（一）风选原理,风选，以空气为分选介质，气流将轻物料向上带走或水平带向较远的地方，重物料沉降或抛出较近距离。,通常称为,“,竖向,气流分选,”,和,“,水平,气流分选,”,。实质上包含两个过程,：,分离出具有低密度、空气阻力大的轻质部分（提取物）和具有高密度、空气阻力小的重质部分（排出物）；,再进一步将轻颗粒从气流中分离出来，常采用旋流器（除尘）。,16,空气阻力,有效重力,则有：,刚开始沉降时，,v=0,dv/dt=g,，为球形颗粒的最大加速度；当,dv/dt=0,时，沉降速度达到最大，固体颗粒在,G,0,，,R,的作用下达到动态平衡而作等速沉降运动。,设最大沉降速度为,v,0,，则有,空气阻力，,R,有效重力，,G,0,沉降速度，,v,受力分析,静止空气中的颗粒受力分析,根据牛顿定律,:,17,当颗粒粒度一定时，密度大的颗粒,v,0,大，可分离不同密度颗粒；当颗粒密度相同时，直径大的颗粒,v,0,大，可分离不同粒度的颗粒，也即风力分级。,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,，其中密度小的颗粒粒度,(,d,1),与密度大的颗粒粒度,(,d,2),之比，称为,等降比,，以,e,0,表示，即：,若两颗粒等降，则,v01=v02,，有,即,e,0,将随两种颗粒的密度差,(,s2,s1,),的增大而增大；,e,0,还是阻力系数,的函数。理论实践表明：,e,0,将随颗粒粒度变细而减小。,因此为了提高分选效率在分选前要对废物进行分级，或经破碎使粒度均匀后，使其按密度差异进行分选。,18,上升气流中颗粒受力分析,固体颗粒实际沉降速度,v=v,0,-u,a,当,v,0,u,a,时，,v0,，,颗粒向下做沉降运动；,当,v,0,=u,a,时，,v=0,，,颗粒做悬浮运动；,当,v,0,u,a,时，,vf,机,f,非,磁,f,磁,=mx,0,HgradH,式中：,m,废物颗粒质量，,g,；,x,0,废物颗粒的比磁化系数，,cm,3,/g,；,H,磁选机的磁场强度，,Oe(,奥斯特，,1 Oe=79.5775A/m),；,gradH,磁选机的磁场梯度，,Oe/cm,。,44,固体废物中各种物质磁性分类（据比磁化系数）：,1,、,强磁性物质,：,x,0,3810,-6,cm,3,/g,2,、,弱磁性物质,:x,0,=(0.197.5)10,-6,cm,3,/g,3,、,非磁性物质,:x,0,0.1910,-6,cm,3,/g,HgradH,反应磁选设备特性。,根据,H,的大小磁选设备分为三类：,1,、,弱磁场磁选设备,：磁极表面,H1700 Oe,分选,x,0,大的颗粒；,2,、,中等磁场磁选设备,：磁极表面,20006000 Oe,，分选,x,0,中等的颗粒；,3,、,强磁场磁选设备,：磁极表面,H=600026000 Oe,，分选,x,0,小的颗粒；,此外,要求,gradH 0,，也就是说磁选必须在非均匀磁场中进行。,45,铁磁性物质在磁场中的分离,46,（二）常用磁选机,1,、磁力滚筒,2,、吸持型磁选机,3,、悬吸型磁选机,4,、湿式永磁圆筒式磁选机,47,1,、磁力滚筒,又称磁滑轮，主要由磁滚筒和输送皮带组成。磁滚筒有永磁滚筒和电磁滚筒两种。,48,2,、吸持型磁选机,废物颗粒通过输送皮带直接送至收集面上。,滚筒式：水平滚筒外壳由黄铜或不锈钢制造，内包有半环形磁铁。,带式：磁性滚筒与废物传送带合为一体。,49,3,、悬吸型磁选机,一般式除铁器：通过传送带将废物颗粒输送穿过有较大梯度的磁场。为间断式工作，通过切断电磁铁的电流排出铁物。,带式除铁器：连续工作式，铁物数量较多时适用。,50,4,、湿式永磁圆筒式磁选机,分为,顺流型和逆流型,两种形式，常用的为逆流型。,顺流型磁选机的给料方向和圆筒的旋转方向或磁性产品的移动方向一致。,逆流型则正好相反，主要适用于粒度小于,0.6mm,的强磁性颗粒的回收及从钢铁冶炼排出的含铁尘泥和氧化铁皮中回收铁。,51,七、电选,（一）电选原理,1,、电选过程中废物颗粒的带电方式,(4,种,),(1),直接传导带电：,废物与传导电极,直接接触,，利用颗粒的导电性差异及其在电极上表现的行为不同，就可以把它们分开。,导电好的物质,与电极带,相同,电荷，而被电极,排斥；,导电差的物质,，只能被,极化,，不能导电而被电极,吸引,。,是利用固体废物中各种组分在高压电场中电性的差异而实现分选的方法。,52,(2),感应带电：,废物颗粒不和带电电极或带电体直接接触，而仅在电场中受到电场的,感应,，利用废物颗粒在电场中的表现差异分选导电性不同的废物颗粒。,(3),电晕带电：,电晕电场是,不均匀电场,。导电性不同的废物颗粒进入电场后，都获得,负电荷,，但它们在电场中的表现行为不同。利用这一差异分离导电性不同的物质。,(4),摩擦带电：,由于废物,颗粒相互之间,和,颗粒同给料运输设备的表面,发生摩擦而使废物颗粒带电的带电方式。如果不同的废物颗粒在摩擦时能获得,不同符号的足够的摩擦电荷,，则进人电场中也可把它们分开。,53,实际上，颗粒在辊筒表面上不仅吸附离子而获得电荷，同时也放出电荷给辊筒。剩余电荷同颗粒的放电和荷电速度的比值有关。因此，作用在颗粒上的库仑力为：,2,、电选分离的基本条件,(1),作用在颗粒上的电力,a,、库仑力,(,f,1,),：,f,1,=,Q,E,f,1,=,Q,r,E,Q,r,为颗粒上的剩余电荷。,对于,导体颗粒接近于零,；对于,非导体颗粒接近于,1,。作用是促使颗粒被吸引在辊筒表面上,b,、,非均匀电场引起的作用力,(,f,2,),：又称,质动力,，在,电晕电场中，越靠近电晕电极,f,2,越大,；而,靠近辊筒表面则电场近于均匀，,f,2,越小,。所以，,对颗粒来说,f,2,很小，与库仑力相比要小数百倍,(,对,lmm,颗粒,),，因此，在电选中,f,2,可忽略不计。,c,、界面吸力,(,f,3,):,是荷电颗粒的,剩余电荷和辊筒表面相应位值的感应电荷之间的吸引力,(,此感应电荷大小与剩余电荷相同，符号相反,),。对,导体颗粒来说,，放电速度快，剩余电荷少，所以，其界面吸力也接近于,零,，而非导体颗粒则反之。作用是促使颗粒被,吸向辊筒表面,。,54,从以上作用在颗粒上的三种电力可以看出，,库仑力和界面吸力,的大小主要决定于颗粒的,剩余电荷,，而剩余电荷又决定于颗粒的,界面电阻,。界面电阻,大时,，,剩余电荷多,，所受的,库仑力和界面吸力,就,大,：反之则相反。对导体颗粒来说，由于它的界面电阻接近于零，放电速度快，剩余电荷很少，所以作用在它上面的库仑力和界面吸力也接近于零；而对非导体颗粒，它的界面电阻很大，放电速度很慢，剩余电荷很多，所以作用在它上面的库仑力和界面吸力较大；作用在半导体颗粒上的上述两种力的大小介于导体颗粒与非导体颗粒之间。,55,(2),作用在颗粒上的机械力,a,、重力,(,f,4,),：颗粒在分选中所受的重力,f,4,=,mg,。在整个过程中其径向和切线方向的分力是变化的。如图中，在,A,、,B,两点的电场区内，重力,f,4,从,A,点开始起着使颗粒沿辊筒表面移动或脱离的作用。,f,4,除在,E,点是一沿着切线向下的力外，在,AB,内其他各点仅是其分力起作用。,b,、离心力,(,f,5,),：,颗粒在分选中所受离心力为：,f,5,=m,v,2,/R,式中，,f,5,为作用在颗粒上的离心力；,v,为颗粒在辊筒表面上的运动速度；,R,为辊筒的半径。,56,为保证不同电性颗粒的分离，应有：,对于,导体颗粒,在分选带,AB,段内分出，必须,f,1,+,f,3,+,mg,cos,f,2,+,f,5,对于,半导体颗粒,在分选带,BC,段分出，必须,f,1,+,f,3,+,mg,cos,mg,cos+,f,5,57,废物颗粒的电选分离过程,废料由给料斗均匀给入辊筒上，随着辊筒的旋转，废物颗粒进入电晕电场区，由于空间带有电荷，使导体和非导体颗粒都获得,负电荷,(,与电晕电极电性相反,),。,导体颗粒一面带电，一面又把电荷传给辊筒，其放电速度快，,因此，当废物颗粒随着辊筒的旋转离开,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速度慢，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，直至放完全部负电荷，并从辊筒上得到正电荷而被辊筒排斥，在电力、离心力和重力分力的综合作用下，其运动轨迹偏离辊筒，而在辊筒前方落下。偏向电极的静电引力作用更增大了导体颗粒的偏离程度。,非导体颗粒,由于有较多的剩余负电荷，将与辊筒相吸，被吸附在辊筒上，带到辊筒后方，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粒之间，成为半导体产品落下，从而完成电选分离过程。,58,（二）电选设备,1,、静电分选机,废物的带电方式为直接传导带电。,59,2,、,复合电场分选机,YD-4,型高压电选机的电场为电晕,-,静电复合电场。为粉煤灰专用设备。,60,八、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称为光电分选。,（一）光电分选系统,1,、给料系统：料斗、振动溜槽。,2,、光检系统：光源、透镜、光敏元件及电子系统。,3,、分离系统（执行机构）,（二）光电分选机工作过程,61,62,七、涡电流分选,一种在固废中回收有色金属的有效方法。,当含有非磁导体金属,(,铅、铜、锌等,),的废物以一定速度通过一个交变磁场时，这些非磁导体金属内部会产生感应涡流。由于废物流和磁场有一个相对运动的速度，从而对产生涡流的金属片块具有一个推力。此分离推力的方向与磁场方向及废物流的方向均呈,90,。排斥力随废物的固有电阻、导磁率等特性及磁场密度的变化速度及大小而异。,63,感应器,64,八、摩擦与弹跳分选,（一）分选原理,1,、颗粒沿斜面下滑：,下滑条件是,G sin,F,，,G,重力，,F,摩擦力，,斜面的倾角。,而,F=f N=f G cos,，,f,摩擦系数，,N,垂直斜面的压力。则,G sin f G cos,，所以,tg,f,。以,代表摩擦角，则,f,tg,，所以,。即斜面倾角大于颗粒的摩擦角是,下滑条件,。,使颗粒沿斜面下滑的作用力,则加速度,a,根据固体废物中各组分,摩擦系数,和,碰撞系数,的差异，在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳时产生不同的,运动速度和弹跳轨迹,而实现彼此分离的一种处理方法。,Gcos,G sin,65,初速度为零的颗粒，沿斜面下滑,L,距离后的速度,v,由此可见，当斜面长度及倾角一定时，颗粒的运动速度仅与摩擦系数有关。,F,小者运动速度大，,f,大者运动速度小。,颗粒离开斜面后，以抛物线轨道下落（忽略空气阻力），假设下落垂直高度为,H,，则颗粒抛落的水平距离,L,为：,由此可见，当,H,及一定时，,L,仅与颗粒运动速度,v,有关。,以摩擦系数不同的颗粒，,其滑出斜面后的落下地点,不同，可分别加以收集而,实现分选。,v,cos,v,sin,v,66,颗粒沿斜面,滚动的条件,为：,hG sinNb,所以,hG sin bG cos,即,tg b/h,而,f,tg,所以有,当,fb/h,时,，产生滚动；,当,fb/h,时,，则颗粒只产生滑动。,当,一定时，球形或多边形的颗粒因,bb/h,的可能性大，产生滚动的可能大；扁平状颗粒，因,bh,，则颗粒产生滑动。,Gcos,G sin,b,h,67,2,、颗粒在斜面上的弹跳,（,1,）颗粒与平面碰撞；颗粒因弹性不同，与平面碰撞时，其弹跳的高度及速度不同。,设颗粒从,高度,H,落到平面上的瞬时速度,v,为；,与平面碰撞后,弹跳的初速度,为,u,，,弹跳高为,h,，则,碰撞恢复系数,或,速度恢复系数,表示,颗粒碰撞的弹性性质,。,当,K=1,时，颗粒为完全弹性碰撞；,0K1,时，颗粒为弹性碰撞，废塑料、,废橡胶、金属块、碎砖瓦、碎玻璃器皿；,K=0,时，颗粒为塑性碰撞，废纤维、破布、,废纸、灰土、厨房有机垃圾，,K,接近于,0,属,于塑性碰撞。,v,u,h,H,68,（,2,）颗粒与斜面碰撞,颗粒碰撞恢复系数等于碰撞前后的速度在斜面法线上的投影之比，,如忽略摩擦系数的影响，则可近似有,当,Kp=1,时，,=,颗粒为完全弹性碰撞；,Kp=0,时，则,=90,，颗粒为塑性碰撞,;,0 Kp 1,时，颗粒为弹性碰撞,.,v,u,69,（二）分选过程,固体废物运动方式随颗粒的形状或密度不同而不同：,纤维状废物或片状废物几乎全靠滑动，球形颗粒有滑动、滚动和弹跳三种运动方式。,单颗粒单体在斜面上向下运动时，,纤维状或片状体,的滑动,加速度较小,，,运动速度较小，运动速度不快，所以它脱离斜面抛出的初速度较小,，而,球形颗粒由于时滑动。滚动和弹跳想结合的运动，其加速度较大，运动速度较快，因此它脱离斜面抛出的初速度较大。,70,当废物离开斜面抛出时,纤维状或片状体,受空气阻力影响较大，在空气中减速很快，抛射轨迹表现严重的不对称（开始接近抛物线，其后接近垂直下落）故抛射不远。,球形颗粒,受空气阻力影响较小，在空气种减速较慢，抛射轨迹表现对称，抛射较远。,因此，纤维状废物与颗粒废物、片状废物与颗粒废物，因形状不同在斜面上运动或弹跳时，产生不同的运动速度和轨迹，因而可以分离。,71,（三）分选设备,1,、带式筛,2,、斜板运输分选机,3,、反弹滚筒分选机,72,带有震打装着的运输带，带面由筛网或刻沟槽的胶带，制成。带面倾角,，大于废物颗粒摩擦角，小于纤维废物摩擦角，所以颗粒下滑，弹跳，纤维废物随着带面向上运动。,73,74,九、固体废物分选效率的计算,为了将各种纯净物质从混合物中分选出来，分选过程可以按两级识别（两个排料口）或按多级识别（两个以上排料口）来确定。例如一台能够分选金属的电选机是两级分选装置；而一台具有一系列不同大小筛孔的筛分机，能够分选出若干种产品，因而是一种多级分选装置。,（一）评价分选机分选效率的指标,1,、,回收率,(,e,),：,单位时间内从某一排料口排出的某一组分的质量与进入分选机的这种组分的质量之比。是数量指标，常经过计算确定。,2,、,品位,(,),：,也即纯度，指某一排料口排出的某一组分的质量与从这一排料口中排出的所有组分之比。是质量指标，常经过化验确定。,75,76,（二）两级分选效率,两级分选机,固体废物（,X,0,Y,0,),第一排料口（,X,1,Y,1,),第二排料口,(X,2,Y,2,),根据物料平衡，有,X,0,=,X,1,+,X,2,；,Y,0,=Y,1,+Y,2,则第一排料口中,X,的回收率和品位,e,X,=X,1,/X,0,X,=,X,1,/(X,1,+Y,1,),Y,的损失率和损失品位,e,Y,=Y,1,/Y,0,Y,=Y,1,/(X,1,+Y,1,),第二排料口中,Y,的回收率和品位：,e,Y,=Y,2,/Y,0,；,Y,=,Y,2,/(X,2,+Y,2,),X,的损失率和损失品位为,e,X,=X,1,/X,0,；,X,=X,1,/(X,1,+Y,1,),77,1,、筛分的主要功能是什么？适用于什么场合？,2,、怎样计算筛分设备的筛分效率？影响筛分效率的因素有哪些？,3,、滚筒筛在什么情况下，筛分效率最高，为什么？,4,、振动筛为什么能提高筛分效率？,5,、风力分选根据外加气流分为哪几种？工作原理分别是什么？,主要适用于什么分选？,6,、浮选中常用哪些浮选药剂？他们在浮选过程中的作用是什么？,7,、什么是摩擦与弹跳分选？举例说明其在城市垃圾处理中的应用。,P83,：,T8,、,T10,、,T13,、,T14,、,T15,复习思考题,78,