固体废物分选资料

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1、第四章 固体废物分选 Separation of Solid Waste 本章重点 【概念】 筛分效率 重介质 等降比 加重质 磁流体 磁流体动力分选 【理论与方法】 常见分选方法及其原理 各种分选的适用范围 影响筛分效率的因素 磁流体分选原理 常见分选设备 分选（separation）： 废物处理的一种方法(单元操 作)， 其目的是将废物中可回收利用的 或不 利于后续处理、处置工艺要求的 物料 分离出来。 第一节 筛分(screening) 一、筛分原理 （一）筛分原理 1、筛分定义：利用筛子将粒度范围较宽的颗粒群分成 窄级别的作业。 分选依据：粒度差异 2、筛分过程（原理）： 物料分层:物

2、料和筛面间存在相对运动使物料和筛面之间 具有适当的相对运动，使筛面上的物料层处于松散状态 ，即按颗料大小分层，形成粗粒位于上层，细粒位于下 层的规则排列。 细粒透筛:位于下层的细粒到达筛面并透过筛孔。 3、筛分类别 1）独立筛分 不和其它工艺发生组合，目的在于获得符合用户要求 的最终产品的筛分 2）准备筛分 目的在于为下步作业做准备的筛分 3）预先筛分 在破碎之前进行筛分，称为预先筛分，目的在于预先 筛出合格或无须破碎的产品，提高破碎作业的效率， 防止过度粉碎和节省能源 （一）筛分原理 一、筛分原理 3、筛分类别 4）检查筛分 对破碎后的产品进行筛分，以检查是否达到粒度 要求 5）选择筛分 利

3、用物料中的有用成分在各粒级中的分布规律， 或者 性质上的显著差异所进行的筛分 6）脱水筛分 脱出物料中水分的筛分，常用于废物脱水或脱泥 （二）筛分效率 筛分效率：是指实际得到的筛下产品重量 与入筛废物中所含小于筛孔尺寸的细粒物 料重量比。 式中：E 筛分效率，%； Q 入筛固体废物重量； Q1 筛下产品重量； 入筛固体废物中小于筛孔的细粒含量，% 但是，在实际筛分过程中由于物料量大，要 测定Q1和Q是比较困难的，若能通过测定采集样品的 属性进行测定计算则比较方便。 如左图，根据物料平衡： Q=Q1+Q2 Q=Q1+Q2 （4 -3） 、 、 为小于筛孔的 细粒所占的百分率 考虑实际生产中有部分

4、大于筛孔尺寸的颗粒进入筛 下产品，筛选产品为Q1， 整理后得 （三）影响筛分效率的因素 振动程度维 持在最适水平 二、筛分设备类型及应用 第二节 重力分选 一、概述 重选（gravity separation）：是在活动的或 流动的介质中按颗粒的密度或粒度进行颗粒 混合物的分选过程。 分选依据：密度或粒度差异 分选介质：空气、水、重液等。 按作用原理分：风力分选、重介质分选、摇床 分选、跳汰分选等。 一、重力分选原理 斯托克斯等速沉降公式： 式中：d颗粒粒径， s 颗粒密度 介质密度， 介质粘滞系数 因此，影响重力分选的因素主要是：颗粒的粒度 、颗粒与介质的密度差及介质的粘度。 二、重介质分层

5、 重介质分选 （一）基本原理： 又称浮沉法，主要适用于几种固体的 密度 差别较小及难以用跳汰法等其他技术分选 的场 合。通常将密度大于水的介质称为重介质 ，是 由高密度的固体微粒和水构成的固液两相 分散 体系，包括重液和重悬浮液两种流体。重 介质 密度一般应该介于大密度和小密度颗粒之 间： L(轻物料） W(重物料） （二）重介质的性能要求 重介质可以是重液和悬浮液两大类。 重液是一些可溶性高密度的盐溶液(CaCl2、ZnCl2 等)或高密度的有机液体(如CCl4、CHCl3、四溴 乙烷等)，价格昂贵，只在实验室中使用。 重悬浮液是在水中添加高密度的固体颗粒而构成 的固液两相分散体系，其密度可

6、随固体颗粒的 种类和含量而变。其中的高密度固体微粒起着 加大介质密度的作用，故称为加重质。 加重质的粒度约200目，占60-80，与水混合 形成微细颗粒的重悬浮液。 （二）重介质的性能要求 加重质的性质 浮选2.85.5-65.9-6.2毒砂 (FeAsS ) 浮选2.564.9-5.1黄铁矿 磁选2.565.0磁铁矿 浮选3.3 2.5-2.77.5 方铅矿 磁选3.866.9硅铁 回收 方法 重悬液的 最大密度 莫式 硬度 密度 (g/cm3) 种类 （三）重介质分选的设备(自学) 三、跳汰分选 跳汰分选是一个典型的从采矿工业借鉴而来 的运行单元，它是在垂直脉冲介质中颗粒群反复 交替地膨胀

7、收缩，按密度分选固体废物的一种方 法。 供料在水介质中受到脉冲力作用，于是，整 个筛面上的物料层不断地被冲起又落下，颗粒之 间频繁接触，逐渐形成一按密度分层的床层。 三、跳汰分选 图4-6 隔膜跳汰机分选示意图 脉冲循环的分离原理 一个脉冲循环中包括这样两个过程：床面先是浮 起，然后被压紧。在浮起状态，轻颗粒加速较快，运 动到床面物上面；在压紧状态重颗粒比轻颗粒加速 快，钻入床面物的下层中，从而使物料分层。脉冲作 用使密度差异表现更明显。 四、风力分选 （一）风选(Wind Separation)定义： 风力分选简称风选，又称气流分选，是以空 气为分选介质，将轻物料从较重物料中分离出 来一种方

8、法。 风选实质上包含两个分离过程：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)； 进一步将轻颗粒从气流中分离出来。后一分离 步骤常由旋流器完成、与除尘原理相似。 （二）风力分选原理 在风选过程中应用的风压不超过1MPa，所以， 实际上可以忽略空气的压缩性，而将其现为具有液体 性质的介质。颗粒在水中的沉降规律也同样适用于在 空气中的沉降，但由于空气密度较小，与颗粒密度相 比可忽略不计，故颗粒在空气中的沉降末速V0为： 1、颗粒在空气中的沉降末速 从上式中可看出：当颗粒粒度一定 时，密度大的颗粒沉降末速V0大；当颗粒 密度s相同时，直径d大的颗粒

9、沉降末速 大。 2、等降比 由于颗粒的沉降末速与颗粒的密度、粒 度及形状有关，因而在同一介质中，不同性 质的颗粒可以具有相同的沉降末速，这样的 相应颗粒称为等降颗粒。其中，密度小的颗 粒粒度与密度大的颗粒粒度之比，称为等降 比，用e0表示。 e0越大，越不利于按密度分级。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。 2、等降比 自由沉降等降比通式： d1：密度小的颗粒粒度 d2：密度大的颗粒粒度 3、上升气流干涉沉降 颗粒在空气中沉降所受到的阻力远小 于在水中，故常采用上升气流以缩短颗粒 达到沉降末速的时间和距离，颗粒实为干 涉沉

10、降。在干涉条件下，上升气流速度远 小于颗粒的自由沉降末速时，颗粒群就呈 悬浮状态。 3、上升气流干涉沉降 颗粒群的干涉末速Vhs为： 最小上升气流速度umin为： umin0.125V0 4、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。 4、水平气流干涉沉降 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。 （二）风选设备（自学） n风选方法工艺简单。作为一种传统的分选方式， 风选在国外主要用于城市垃

11、圾的分选，将城市垃 圾中以可燃世物料为主的轻组分和以无机构为主 的重组分分离，以便分别回收利用或处置。 n按气流吹入分选设备内的方向不同，风选设备可 分为两种类型：水平气流（卧式）风选机和上升 气流（立式）风选机。 n水平气流分选机构造简单，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。立式风力分 选机则分选精度较高。 水平气流（卧式）风选机 上升气流（立式）风选机 n研究表明，要使物料在分选机内达到较好的分 选效果，就要使气流在分选筒内产生湍流和剪 切力，从而把物料团块进行分散。为达这一目 的，对分选筒进行了改造。 五、摇床分选（自学） 摇床

12、分选是使固体废物颗粒群在倾斜床面 的不对称住复运动和薄层斜面水流的综合作用 下按密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选 的一种方法。 摇床分选的运行原理与跳汰分选相似，目 的也是使颗粒群按密度松散分层后，沿不同方 向排出实现分离。该分选法按密度不同分选颗 粒、但粒度和形状亦影响分选的精确性。 平面摇床的结构 水平分布扇形分布规律 n密度大粒度小的颗粒的受动摩擦力、惯性力 大，纵向迁移速度快；粒度大密度小的颗粒受 到水流的冲击力大，横向迁移速度快。 垂直分布析离分层 n在横向变速水流冲洗和其涡流搅拌作用下， 小颗粒穿过密度相同而尺寸较大的颗粒之间 的间隙并按密度分层，细而重的颗粒处于床 榴底部，粗

13、而重的颗粒在细颗粒的上面，依 次向上为：粗而轻的颗粒，粗而轻的颗粒。 床条作用和最终分离 n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度颗粒 ，改善分选效果。床条高度由传动端向 重产物端逐渐降低，使分好层的颗粒， 依次受到冲洗。 n总之，在床条间的颗粒的分层主要是由 于沉降分层和析离分层的联合结果。 n因此，分层后位于最上端的轻而粗的颗 粒由于最先脱离床条阻挡而最早流出床 面，然后是细而轻与粗而重的颗粒，最 后是细而重的颗粒从床尾排出。 第三节 磁力分选 一、磁力分选(Magnetic Separat

14、ion) （一）磁选原理 磁选是利用固体废物中各种物质的磁性 差异在不均匀磁场中进行分选的一种处理方 法。 磁选包括传统的磁选（TMS）和磁流 体 分选（MHS）。 固体废物颗粒通过磁选机的磁场时受到磁力和机 械力（重力、摩擦力、流动阻力、静电引力等）作 用。 由于作用在磁性颗粒（f磁 f机）与非磁性颗粒 （f磁 f机）的合力不同，使它们的运动轨迹也不 同，从而实现分选。 磁选的实质 （二）磁化率与磁性分类 Xm 磁化率，只与介质种类有关 顺磁性物质：0 Xm 1，磁化后介质磁场与外磁 场方向相同，如铝、锰、铬等； 逆磁性物质： -1 Xm 0，磁化后介质磁场与外 磁场方向相反，如铜、铋Bi

15、、锑Sb等； 非磁性物质： Xm =0，不被磁化，如多数非金属 物质； 铁磁性物质： Xm 很大且不为恒量，102-106，磁 化后产生与外磁场方向相同的很强的附加磁场 固废还可据固废比磁化系数x0（物质磁 化时,单位质量和单位磁场强度的磁矩,又称 为质量磁化率）的大小，可将其分为： 强磁性物质：x0 =（7.5-38）10-6m3/kg 弱磁场磁选机可分离； 弱磁性物质：x0 =（0.19-7.5)10-6m3/kg 强磁场磁选机可回收； 非磁性物质：x0 0.1910-6m3/kg。 磁选过程可与磁性物质分离 n在固体废物的处理系统中，磁选主要用 作回收或富集黑色金属（强磁性组分） ，或在某些工艺中用来排除物料中的铁 质物质。 n磁导率差别不大的物质，磁选装置对此 无明显的选择性，传统的磁选仅适用于 铁磁性和非铁磁性物质的分选 （三）磁选设备及应用 1、滚筒式磁选机 组成磁滚筒+输送 皮带 磁滚筒分为永磁 磁滚筒（价低）和电 磁磁滚筒（磁力可调 ） 将固体废物均匀地给在皮带运输机上，当废物经过 磁力滚筒时，非磁性或磁性