利用不同的物质脆化温度的差异进行选择性的破碎,即所谓低温破碎技术。低温破碎通常采 用液氮作为制冷剂,液氮具有制冷温度低、无毒、无爆炸危险等优点。 Chap4固体废物的分选 教学目标 1理解并掌握筛分基本理论 2掌握重力分选 3.了解磁力分选 4了解电力分选 5理解并掌握浮选 6.了解其他分选方法 7.了解并熟悉分选回收工艺系统 教学重点:筛分基本理论;重力分选;浮选 教学难点:浮选 学时安排:3学时 固体废物分选简称废物分选,是废物处理的一种方法(单元操作),目的是将其中可回收 利用的或不利于后续处理,处置工艺要求的物料分离出来。 废物分选是根据物质的粒度、密度、磁性,电性、光电性,摩擦性,弹性以及表面润湿 性的不同而进行分选的。可分为筛选(分)、重力分选,磁力分选,电力分选、光电分选、摩 擦及弹性分选,以及浮选等。 S1筛分 、筛分基本理论 1筛分原理 筛分是利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面,而大于筛孔的粗粒物料留在筛 面上,完成粗、细粒物料分离的过程。该分离过程可看作是物料分层和细粒透筛两个阶段组 成的。物料分层是完成分离的条件,细粒适筛是分离的目的。 通常用筛分效力来描述筛分过程的优劣。筛分效率是指筛分时实际得到的筛下产物重量 与原料中所含粒度小于筛孔孔径的物料重量之比。即 ×100% oa 其中:Q为筛下物重量;ω为入筛物料重量;α为原料中小于筛孔孔径的颗粒重量的百分含
16 利用不同的物质脆化温度的差异进行选择性的破碎，即所谓低温破碎技术。低温破碎通常采 用液氮作为制冷剂，液氮具有制冷温度低、无毒、无爆炸危险等优点。 Chap 4 固体废物的分选 教学目标: 1.理解并掌握筛分基本理论 2.掌握重力分选 3.了解磁力分选 4.了解电力分选 5.理解并掌握浮选 6.了解其他分选方法 7.了解并熟悉分选回收工艺系统 教学重点：筛分基本理论；重力分选；浮选 教学难点：浮选 学时安排：3 学时 固体废物分选简称废物分选，是废物处理的一种方法(单元操作)，目的是将其中可回收 利用的或不利于后续处理，处置工艺要求的物料分离出来。 废物分选是根据物质的粒度、密度、磁性，电性、光电性，摩擦性，弹性以及表面润湿 性的不同而进行分选的。可分为筛选 (分)、重力分选，磁力分选，电力分选、光电分选、摩 擦及弹性分选，以及浮选等。 §1 筛分 一、筛分基本理论 1.筛分原理 筛分是利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料留在筛 面上，完成粗、细粒物料分离的过程。该分离过程可看作是物料分层和细粒透筛两个阶段组 成的。物料分层是完成分离的条件，细粒适筛是分离的目的。 通常用筛分效力来描述筛分过程的优劣。筛分效率是指筛分时实际得到的筛下产物重量 与原料中所含粒度小于筛孔孔径的物料重量之比。即： 100 0 = Q Q E ％ 其中：Q 为筛下物重量；Q0 为入筛物料重量；α为原料中小于筛孔孔径的颗粒重量的百分含
2影响筛分效率的因素 (1)固体废物性质的影响 固体废物的粒度组成对筛分效率影响较大。废物中“易筛粒”(粒度小于筛孔34)含量 越多,筛分效率越高,而粒度接近筛孔尺寸的‘难筛粒″越多,筛分效率则越低。 固体废物的含水率和含泥量对筛分效率也有一定的影响。废物外表水分会使细粒结团或 附着在粗粒上而不易透筛。当筛孔较大,废物含水率较高时,反而造成颗粒活动性的提高, 此时水分废物颗粒形状对筛分效率也有影响,一殷球形、立方形,多边形颗粒相对而言,筛 分效率较高,而颗粒呈扁平状或长方块,用方形或囻形筛孔的筛子筛分,其筛分效率越低 (2)设备性能的影响 常见的筛面有棒条筛面、钢板冲孔筛面及钢丝编织筛网三种。其中棒条筛面有效面积小 筛分效率低,编织筛网则相反,有效面积大,筛分效率高,冲孔筛面介于两者之间。 筛子运动方式对筛分效率有较大的影响,同一种固体废物采用不同类型的筛子进行筛分 时,其筛分效率大致如下表所示 不同类型筛于的筛分效事 筛予类型 固定筛转简篮 播动筋 振动储 筛分(%50-60 60 7080 90以上 即使是同一类型的筛子,如振动筛,它的筛分效率也受运动强度的影响而有差别。如果 筛子运动强度不足时,筛面上物料不易松散和分层,细粒不易透筛,筛分效率就不高;但运 动强度过大又使废物很快通过筛面排出,筛分效率也不高。 筛面宽度主要影响筛子的处理能力,其长度则影响筛分效率。 筛面倾角是为了便于筛上产品的排出,倾角过小起不到此作用;倾角过大时,废物排出 速度过快,筛分时间短,筛分效率低。一般筛面倾角以15-25°较适宜。 (3)筛分操作条件的影响 连续均匀给料,及时凊理、维修筛面,筛分效率就高。 3筛分设备及其应用 (1)固定筛:筛面由许多平行排列的筛条组成,水平或倾斜安装。分为格筛(装在粗破之前) 和棒条筛(粗破和中破之前)格筛一般安裝在粗破机之前,以保证入料块度适宜。 (2)滚筒筛(转筒筛):筛面带孔的囻柱形筒体,轴线倾斜3~5度安装;截头圆锥筒体,轴 线水平安装,高端入料,低端排筛上物。物料在筒内滞留时间25~30s,转速5~6r/mi为最 佳。 (3)惯性振动筛:由不平衡物体的旋转所产生的离心惯性力使筛箱产生振动的种筛子。重 块产生的水平分力被刚度大的板簧吸收,垂直分力强迫板簧作拉伸及压缩的强迫运动。筛面
17 量。 2.影响筛分效率的因素 （1）.固体废物性质的影响 固体废物的粒度组成对筛分效率影响较大。废物中“易筛粒”（粒度小于筛孔 3/4）含量 越多，筛分效率越高，而粒度接近筛孔尺寸的“难筛粒”越多，筛分效率则越低。 固体废物的含水率和含泥量对筛分效率也有一定的影响。废物外表水分会使细粒结团或 附着在粗粒上而不易透筛。当筛孔较大，废物含水率较高时，反而造成颗粒活动性的提高， 此时水分废物颗粒形状对筛分效率也有影响，一般球形、立方形，多边形颗粒相对而言，筛 分效率较高，而颗粒呈扁平状或长方块，用方形或圆形筛孔的筛子筛分，其筛分效率越低。 （2）.设备性能的影响 常见的筛面有棒条筛面、钢板冲孔筛面及钢丝编织筛网三种。其中棒条筛面有效面积小， 筛分效率低，编织筛网则相反，有效面积大，筛分效率高，冲孔筛面介于两者之间。 筛子运动方式对筛分效率有较大的影响，同一种固体废物采用不同类型的筛子进行筛分 时，其筛分效率大致如下表所示。 即使是同一类型的筛子，如振动筛，它的筛分效率也受运动强度的影响而有差别。如果 筛子运动强度不足时，筛面上物料不易松散和分层，细粒不易透筛，筛分效率就不高；但运 动强度过大又使废物很快通过筛面排出，筛分效率也不高。 筛面宽度主要影响筛子的处理能力，其长度则影响筛分效率。 筛面倾角是为了便于筛上产品的排出，倾角过小起不到此作用；倾角过大时，废物排出 速度过快，筛分时间短，筛分效率低。一般筛面倾角以 15 一 25°较适宜。 （3）.筛分操作条件的影响 连续均匀给料，及时清理、维修筛面，筛分效率就高。 3.筛分设备及其应用 （1） 固定筛：筛面由许多平行排列的筛条组成，水平或倾斜安装。分为格筛(装在粗破之前) 和棒条筛（粗破和中破之前）。格筛一般安装在粗破机之前，以保证入料块度适宜。 （2）滚筒筛（转筒筛）：筛面带孔的圆柱形筒体，轴线倾斜 3～5 度安装；截头圆锥筒体，轴 线水平安装，高端入料，低端排筛上物。物料在筒内滞留时间 25～30s，转速 5～6r/min 为最 佳。 （3）惯性振动筛：由不平衡物体的旋转所产生的离心惯性力使筛箱产生振动的一种筛子。重 块产生的水平分力被刚度大的板簧吸收，垂直分力强迫板簧作拉伸及压缩的强迫运动。筛面
运动轨迹为椭圆或近圆。适用于细粒、潮湿及粘性废物的筛分。 (4)共振筛:是利用弹簧的曲柄连杄机构驱动,使筛孑在共振状态下进行筛分。离心轮转动, 连杆作往复运动,通过其端的弹簧将作用力传给筛箱;与此同时,下机体受到相反的作用力, 筛箱、弹簧及下机体组成—弹簧系统,其固有自振频率与传动装置的强迫振动频率相同或相 近,发生共振而筛分。 共振筛的工作过程是筛箱的动能和弹簧的势能相互转化的过程。所以,在毎次振动中 只需要补充为克服阻尼的能量,就能维持筛子的连续振动。这种筛子虽然比较大,但是功率 消耗却很小。 共振筛处理能力大,筛分效率高,但制造工艺复杂,机体较重。共振筛适用于废物的中 细粒的筛分,还可以用于废物分选作业的脱水、脱重介质和脱泥筛分等 §2重力分选 概述 重力分选简称重选,是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。 重力分选原理 一个悬浮在流体介质中的颗粒,其运动速度受到自身重力、介质阻力和介质的浮力三种 力的作用。分别是FE(重力)FB(介质浮力)FD(介质摩擦阻力 重力FEB=P,V8 式中:p为颗粒密度;V为颗粒体积,假定颗粒为球形,则 浮力:FB=p·V·g 式中p为介质密度 介质摩擦阻力:FD=0.5CD·V2p:A 式中:CD为阻力系数;Ⅴ为颗粒相对介质速度,A为颗粒投影面积(在运动方向上 当F、FB、FD三个力达到平衡时,且加速度为零时的速度为未速度,此时有 FE=FR+FD
18 运动轨迹为椭圆或近圆。适用于细粒、潮湿及粘性废物的筛分。 （4）共振筛：是利用弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在共振状态下进行筛分。离心轮转动， 连杆作往复运动，通过其端的弹簧将作用力传给筛箱；与此同时，下机体受到相反的作用力， 筛箱、弹簧及下机体组成一弹簧系统，其固有自振频率与传动装置的强迫振动频率相同或相 近，发生共振而筛分。 共振筛的工作过程是筛箱的动能和弹簧的势能相互转化的过程。所以，在每次振动中， 只需要补充为克服阻尼的能量，就能维持筛子的连续振动。这种筛子虽然比较大，但是功率 消耗却很小。 共振筛处理能力大，筛分效率高，但制造工艺复杂，机体较重。共振筛适用于废物的中 细粒的筛分，还可以用于废物分选作业的脱水、脱重介质和脱泥筛分等。 §2 重力分选 一、概述 重力分选简称重选，是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。 重力分选原理： 一个悬浮在流体介质中的颗粒，其运动速度受到自身重力、介质阻力和介质的浮力三种 力的作用。分别是 FE（重力）、FB（介质浮力）、FD（介质摩擦阻力）。 重力FE = s Vg g 式中：ρs 为颗粒密度；Vg为颗粒体积，假定颗粒为球形，则： F V g V d B g g = = 浮力： 3 6 式中ρ为介质密度； 介质摩擦阻力： FD = CD V A 2 0.5 式中：CD为阻力系数；V 为颗粒相对介质速度，A 为颗粒投影面积（在运动方向上）。 当 FE、FB、FD 三个力达到平衡时，且加速度为零时的速度为末速度，此时有： FE = FB + FD FE FB FD
8=p 即:zd(p,-pg rd Cokp 2 4(p,-p) CD是与颗粒的尺寸及运动状况有关,通常用雷诺数Re来表述 式中u为流体介质的粘度系数,γ为流体介质的动粘度系数。 如果假定流体运动为层流,CD=24Rε。可以进一步得出人们所熟知的斯托克斯公式 d g(p-p 影响重力分选的因素,从上式可以看出有颗粒的尺度,颗粒与介质的密度差以及介质的 年度。 重力分选的介质有空气、水、重液(密度大于水的液体)重悬浮液 重液最常用的是四溴乙烷和丙酮的混合物,另一种是五氯乙烷。 重悬浮液的粘度不应太大,粘度増大会使可以在其中运动阻力增大,从而降低分选精度 和设备生产率。降低恳浮液的年度可以提高物料分选速度,但会降低悬浮液的稳定性。故工 业上为保持悬浮液的稳定,可以采用如下方法 ①选择密度适当,能造成稳定悬浮液的加重介质,或在粘度要求允许的条件下,把加重 介质磨碎一些 ②加入胶体稳定剂,如水玻璃、亚硫酸盐、铝酸盐、淀粉、烷基硫酸盐、膨润土和合成 聚合物等; ③适当的搅拌促使悬浮液更加稳定。 按介质不同,固体废物的重选可分为重介质分选,跳汰分选,风力分选和摇床分选等 各种重选过程具有的共同工艺条件是①固体废物中颗粒间必须存在密度的差异,②分选 过程都是在运动介质中进行的,③在重力、介质动力及机械力的综合作用下,使颗粒群松散 并按密度分层,④分好层的物料在运动介质流的推动下互相迁移,彼此分离,并获得不同密 度的最终产品 二、重介质分选 (一基本原理 通常将密度大于水的介质称为重介质。在重介质中使固体废物中的颗粒群按密度分开的 方法称为重介质分选。为使分选过程有效地进行,需选择重介质密度(ρc介于固体废物中轻
19 即： − = − = = + D s D s D s g g C g d V d C V d g C V A V g V g 3 4( ) 4 2 ( ) 6 2 2 2 3 2 CD 是与颗粒的尺寸及运动状况有关，通常用雷诺数 Re 来表述。 Vd u Vd Re = = 式中 u 为流体介质的粘度系数，γ为流体介质的动粘度系数。 如果假定流体运动为层流，CD＝24/Re。可以进一步得出人们所熟知的斯托克斯公式： u d g V s 18 ( ) 2 − = 影响重力分选的因素，从上式可以看出有颗粒的尺度，颗粒与介质的密度差以及介质的 年度。 重力分选的介质有空气、水、重液（密度大于水的液体）、重悬浮液。 重液最常用的是四溴乙烷和丙酮的混合物，另一种是五氯乙烷。 重悬浮液的粘度不应太大，粘度增大会使可以在其中运动阻力增大，从而降低分选精度 和设备生产率。降低悬浮液的年度可以提高物料分选速度，但会降低悬浮液的稳定性。故工 业上为保持悬浮液的稳定，可以采用如下方法： ①选择密度适当，能造成稳定悬浮液的加重介质，或在粘度要求允许的条件下，把加重 介质磨碎一些； ②加入胶体稳定剂，如水玻璃、亚硫酸盐、铝酸盐、淀粉、烷基硫酸盐、膨润土和合成 聚合物等； ③适当的搅拌促使悬浮液更加稳定。 按介质不同，固体废物的重选可分为重介质分选，跳汰分选，风力分选和摇床分选等。 各种重选过程具有的共同工艺条件是①固体废物中颗粒间必须存在密度的差异，②分选 过程都是在运动介质中进行的，③在重力、介质动力及机械力的综合作用下，使颗粒群松散 并按密度分层，④分好层的物料在运动介质流的推动下互相迁移，彼此分离，并获得不同密 度的最终产品． 二、重介质分选 (一)基本原理 通常将密度大于水的介质称为重介质。在重介质中使固体废物中的颗粒群按密度分开的 方法称为重介质分选。为使分选过程有效地进行，需选择重介质密度(ρC)介于固体废物中轻
物料密度(pL和重物料密度(pw之间,即 凡是颗粒密度大于重介质密度的重物料都下沉,集中于分选设备底部成为重产物,颗粒 密度小于重介质密度的轻物料都上浮,集中于分选设备的上部成为轻产物,分别排出,从而 达到分选的目的。可见,在重介质分选过程中,重介质的性质是影响分选效果的重要因素。 (二)重介质性能的要求 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,它是密度高于水的非均匀 介质。高密度固体微粒起着加大介质密度的作用,故称为加重质。最常用的加重质有硅铁 磁铁矿等。 般要求加重质的粒度为小于200目,占60-90%,能够均匀分散于水中,容积浓度 般为10-15%。 重介质应具有密度高,粘度低,化学稳定性好(不与处理的废物发生化学反应)、无毒、 无腐蚀性,易回收再生等特性。 (三)、重介质分选设备 目前常用的是鼓形重介质分选机。 三跳汰分选 原理:将物料给入筛板上,形成密集的物料层,从筛板下周期性给入垂直变速的水流, 透过筛板使床层松散并按密度分层,密度大的颗粒群集中到底层,透过筛板或特殊排料裝置 排出成重产品,密度小的颗粒群进入上层被水平水流带到机外成为轻产品。跳汰介质可以是 水或者是空气。目前用于固体废物分选的介质都是水。跳汰分选是古老的选矿技术。国外主 要用于混合金属的分离。 四风力分选 (一)原理:以空气为分选介质,在气流作用下使固体废物颗粒按密度和粒度进行分选 的方法,简称风选,又称气流分选。其分选设备按照工作气流的主流向可以分为水平、处置 和倾斜三种类型,其中以垂直气流分选器使用最为广泛。 五摇床分选 §3磁力分选 §4电力分选 S5浮选 浮选原理 浮选是在固体废物与水调制的料浆中,加入浮选药剂,并通人空气形成无数细小气泡, 使欲选物质颗粒粘附在气泡上,随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层,然后刮出回收;不浮的 颗粒仍留在料浆内,通过适当处理后废弃
20 物料密度(ρL)和重物料密度(ρW)之间，即 ρL<ρC<ρW 凡是颗粒密度大于重介质密度的重物料都下沉，集中于分选设备底部成为重产物，颗粒 密度小于重介质密度的轻物料都上浮，集中于分选设备的上部成为轻产物，分别排出，从而 达到分选的目的。可见，在重介质分选过程中，重介质的性质是影响分选效果的重要因素。 (二)对重介质性能的要求 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，它是密度高于水的非均匀 介质。高密度固体微粒起着加大介质密度的作用，故称为加重质。 最常用的加重质有硅铁， 磁铁矿等。 一般要求加重质的粒度为小于 200 目，占 60--90％，能够均匀分散于水中，容积浓度一 般为 10-15％。 重介质应具有密度高，粘度低，化学稳定性好(不与处理的废物发生化学反应)、无毒、 无腐蚀性，易回收再生等特性。 (三)、重介质分选设备 目前常用的是鼓形重介质分选机。 三.跳汰分选 原理：将物料给入筛板上，形成密集的物料层，从筛板下周期性给入垂直变速的水流， 透过筛板使床层松散并按密度分层，密度大的颗粒群集中到底层，透过筛板或特殊排料装置 排出成重产品，密度小的颗粒群进入上层被水平水流带到机外成为轻产品。跳汰介质可以是 水或者是空气。目前用于固体废物分选的介质都是水。跳汰分选是古老的选矿技术。国外主 要用于混合金属的分离。 四.风力分选 （一）原理：以空气为分选介质，在气流作用下使固体废物颗粒按密度和粒度进行分选 的方法，简称风选，又称气流分选。其分选设备按照工作气流的主流向可以分为水平、处置 和倾斜三种类型，其中以垂直气流分选器使用最为广泛。 五.摇床分选 §3 磁力分选 §4 电力分选 §5 浮选 一、浮选原理 浮选是在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通人空气形成无数细小气泡， 使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收；不浮的 颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃