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第3節(jié)生活垃圾的分選 固體廢物的分選就是將固體廢物中各種可回收利用廢物或不利于后續(xù)處理工藝要求的廢物組分采用適當(dāng)技術(shù)分離出來的過程 手工揀選 轉(zhuǎn)運(yùn)站或處理中心的廢物傳送帶兩邊 分類機(jī)械分選 一般先經(jīng)過破碎 包括 篩選 分 風(fēng)選 浮選 磁選 電選 摩擦與彈跳分選 光電分選和渦電流分選 在固體廢物處理 處置與回用之前應(yīng)該進(jìn)行分選 將有用的組分加以分選回收 將有害的成分分離出來 對固體廢物進(jìn)行分選有很重要的意義 一 篩選 一 篩選原理1 篩選過程 利用一個或一個以上的篩面 將不同粒徑顆粒的混合廢物分成兩組或兩組以上顆粒組的過程 該過程由物料分層和細(xì)粒透篩兩個階段組成 條件目的易篩粒 粒度小于篩孔尺寸3 4的顆粒 很易通過粗粒形成的間隙到達(dá)篩面而透篩 難篩粒 粒度大于篩孔尺寸3 4的顆粒 粒度越接近篩孔尺寸就越難透篩 2 篩分效率 篩選時實(shí)際得到的篩下產(chǎn)物的質(zhì)量與原料中所含粒度小于篩孔尺寸的物料的質(zhì)量比 用百分?jǐn)?shù)表示 此時篩下產(chǎn)物全部為小于篩孔尺寸的顆粒 4 1 式中 Q1為篩下產(chǎn)物質(zhì)量 kg Q為入篩固體廢物質(zhì)量 kg 入篩固體廢物中小于篩孔尺寸的細(xì)粒含量 實(shí)際要測定Q Q1比較困難 設(shè) 4 2 4 3 式中 Q2為篩上產(chǎn)物質(zhì)量 kg 分別為篩上 篩下產(chǎn)品中小于篩孔尺寸的細(xì)粒含量 入篩固體廢物Q 篩上產(chǎn)品Q2 篩下產(chǎn)品Q1 將式 4 2 代入式 4 3 得 將其代入式 4 1 得 實(shí)際生產(chǎn)中由于篩網(wǎng)磨損而常有部分大于篩孔尺寸的粗粒進(jìn)入篩下產(chǎn)品 此時 篩下產(chǎn)品不是100 Q1 而是 Q1 篩分效率的計算公式為 3 影響篩分效率的因素 P35 1 固體廢物性質(zhì)的影響 a 粒度組成 易篩粒含量越高 篩分效率越高 b 含水率和含泥量 含水量小于5 且含泥質(zhì)較少時 影響不大 屬干式篩分 含水量達(dá)5 8 且顆粒粒度較細(xì)又含泥質(zhì)時 顆粒間以及顆粒與網(wǎng)絲間產(chǎn)生較大凝聚力 堵塞篩孔 使篩分無法繼續(xù)進(jìn)行 含水量達(dá)10 14 時 顆粒形成泥漿 凝聚力下降 顆粒團(tuán)聚體散成單體顆粒 篩分效率提高 屬濕式篩分 c 顆粒形狀 球形最易 片狀或條狀顆粒 難通過圓形或方形篩孔的篩子 但易通過長方形篩孔的篩子 2 篩分設(shè)備性能的影響 篩孔形狀 篩面 篩子運(yùn)動方式及運(yùn)動強(qiáng)度 篩面寬度和長度 篩面傾角 15 25 為易 3 篩分操作條件的影響 注意連續(xù)均勻給料 及時清理和維修篩面 二 篩分設(shè)備 1 固定篩2 滾筒篩3 振動篩 1 慣性振動篩 2 共振篩 1 固定篩 篩分物料時 篩面固定不動的篩分設(shè)備 篩面由許多平行排列的篩條組成 可以水平或傾斜安裝 1 棒條篩 由平行排列的棒條組成 篩孔尺寸為篩下粒度的1 1 1 2倍 一般不小于50mm 棒條寬度應(yīng)大于固體廢物中最大快塊度的2 5倍 適于篩分粒度大于50mm的粗粒廢物 主要用在初碎和中碎之前 安裝傾角一般為30 35 2 格篩 由縱橫排列的格條組成 一般安裝在粗碎機(jī)之前 以保證入料塊度適宜 2 滾筒篩 亦叫轉(zhuǎn)筒篩 篩面為帶孔的圓柱形筒體或截頭的圓錐體 篩網(wǎng)一般為沖擊板 安裝傾角3 5 物料在滾筒篩中的運(yùn)動有三種狀態(tài) 1 沉落狀態(tài) 顆粒被圓周運(yùn)動帶起 滾落到向上運(yùn)動的顆粒層表面 2 拋落狀態(tài) 篩筒轉(zhuǎn)速足夠高時 顆粒沿筒壁上升 沿拋物線軌跡落回篩底 3 離心狀態(tài) 轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提高 顆粒附著在筒壁上不再落下 此轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速 物料處于拋落狀態(tài)時效果最佳 一般 物料在筒內(nèi)滯留25 30S 轉(zhuǎn)速5 6r min時篩分效率最佳 3 振動篩 振動方向與篩面垂直或近似垂直 振動次數(shù)600 3600r min 振幅0 5 1 5mm 物料在篩面上發(fā)生離析現(xiàn)象 密度大而粒度小的顆粒穿過密度小而粒度大的顆粒間隙 進(jìn)入下層到達(dá)篩面 大大有利于篩分地進(jìn)行 安裝傾角一般控制在8 40 之間 1 慣性振動篩 2 共振篩 通過由不平衡的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心慣性力使篩箱產(chǎn)生振動的一種篩子 由于篩面作強(qiáng)烈的振動 消除了堵塞篩孔的現(xiàn)象 有利于濕物料的篩分 適用于0 1 0 15mm的粗中細(xì)粒廢物的篩分 還可用作脫水振動和脫泥篩分 慣性振動篩構(gòu)造及工作原理圖 a 振動篩構(gòu)造圖 b 工作原理圖 1 慣性振動篩 利用連桿上裝有彈簧的曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動 使篩子在共振狀態(tài)下進(jìn)行篩分的 優(yōu)點(diǎn) 處理能力大 篩分效率高 耗電少以及結(jié)構(gòu)緊湊缺點(diǎn) 工藝復(fù)雜 機(jī)體重大 橡膠彈簧易老化 共振篩構(gòu)造及工作原理圖1 上篩箱2 下機(jī)體3 傳動裝置4 共振彈簧5 板簧6 支撐彈簧 2 共振篩 二 風(fēng)選 又稱氣流分選 是最常用的一種按固體廢物密度分離固體廢物中不同組分的重選方法 一 風(fēng)選原理風(fēng)選 以空氣為分選介質(zhì) 氣流將輕物料向上帶走或水平帶向較遠(yuǎn)的地方 重物料沉降或拋出較近距離 通常稱為 豎向氣流分選 和 水平氣流分選 實(shí)質(zhì)上包含兩個過程 分離出具有低密度 空氣阻力大的輕質(zhì)部分 提取物 和具有高密度 空氣阻力小的重質(zhì)部分 排出物 再進(jìn)一步將輕顆粒從氣流中分離出來 常采用旋流器 除塵 空氣阻力 有效重力 則有 剛開始沉降時 v 0 dv dt g 為球形顆粒的最大加速度 當(dāng)dv dt 0時 沉降速度達(dá)到最大 固體顆粒在G0 R的作用下達(dá)到動態(tài)平衡而作等速沉降運(yùn)動 設(shè)最大沉降速度為v0 則有 靜止空氣中的顆粒受力分析 根據(jù)牛頓定律 當(dāng)顆粒粒度一定時 密度大的顆粒v0大 可分離不同密度顆粒 當(dāng)顆粒密度相同時 直徑大的顆粒v0大 可分離不同粒度的顆粒 也即風(fēng)力分級 由于顆粒的沉降末速同時與顆粒的密度 粒度及形狀有關(guān) 因而在同一介質(zhì)中 密度 粒度和形狀不同的顆粒在特定的條件下 可以具有相同的沉降速度 這樣的相應(yīng)顆粒稱為等降顆粒 其中密度小的顆粒粒度 d1 與密度大的顆粒粒度 d2 之比 稱為等降比 以e0表示 即 若兩顆粒等降 則v01 v02 有即e0將隨兩種顆粒的密度差 s2 s1 的增大而增大 e0還是阻力系數(shù) 的函數(shù) 理論實(shí)踐表明 e0將隨顆粒粒度變細(xì)而減小 因此為了提高分選效率在分選前要對廢物進(jìn)行分級 或經(jīng)破碎使粒度均勻后 使其按密度差異進(jìn)行分選 上升氣流中顆粒受力分析 固體顆粒實(shí)際沉降速度v v0 ua當(dāng)v0 ua時 v 0 顆粒向下做沉降運(yùn)動 當(dāng)v0 ua時 v 0 顆粒做懸浮運(yùn)動 當(dāng)v0 ua時 v 0 顆粒向上作漂浮運(yùn)動 因此 可通過控制上升氣流速度 控制固體廢物種不同密度顆粒的運(yùn)動狀態(tài) 使有的顆粒上浮 有的下沉 從而將這些不同密度的固體顆粒加以分離 固體顆粒的實(shí)際運(yùn)動方向 在ua一定時 對窄級別固體顆粒 其密度 s越大 沉降距離離出發(fā)點(diǎn)越近 沿著氣流運(yùn)動方向 獲得的固體顆粒的密度逐漸減小 因此 通過控制水平氣流速度 就可控制不同密度顆粒的沉降位置 從而有效的分離不同密度的固體顆粒 水平氣流中顆粒受力分析 二 風(fēng)選設(shè)備 1 臥式風(fēng)力分選機(jī) 水平氣流分選機(jī) 2 立式風(fēng)力分選機(jī) 上升氣流分選機(jī) 3 其他風(fēng)力分選機(jī) 該機(jī)從側(cè)面水平送風(fēng) 固體廢物經(jīng)破碎機(jī)破碎和滾筒篩篩分使其粒度均勻后 定量給入機(jī)內(nèi) 當(dāng)廢物在機(jī)內(nèi)下落時 被鼓風(fēng)機(jī)鼓入的水平氣流吹散 固體廢物中各種組分沿著不同運(yùn)動軌跡分別落入重質(zhì)組分 中重質(zhì)組分和輕質(zhì)組分收集槽中 當(dāng)分選城市生活垃圾時 水平氣流分選機(jī)的最佳風(fēng)速為20m s 1 臥式風(fēng)力分選機(jī) 水平氣流分選機(jī) 經(jīng)破碎后的城市生活垃圾從中部給入風(fēng)力分選機(jī) 物料在上升氣流作用下 垃圾中各組分按密度進(jìn)行分離 重質(zhì)組分從底部排出 輕質(zhì)組分從頂部排出 經(jīng)旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離 2 立式風(fēng)力分選機(jī) 上升氣流分選機(jī) 25 旋風(fēng)除塵器對于直徑大于10 m的顆粒 可選擇旋風(fēng)除塵器收集 含顆粒物的氣體經(jīng)螺旋運(yùn)動被加速 顆粒產(chǎn)生離心力 從而從旋轉(zhuǎn)的氣體中被拋出 撞擊到除塵器的器壁上 然后滑落到底部被收集起來 與水平氣流分選機(jī)比較 立式曲折形氣流分選機(jī)分選精度較高 由于沿曲折管路管壁下落的廢物受到來自下方的高速上升氣流的頂吹 可以避免直管路中管壁附近與管中心流速不同而降低分選精度的缺點(diǎn) 同時可以使結(jié)塊垃圾因受到曲折處高速氣流而被吹散 因此 能夠提高分選精度 曲折風(fēng)路形狀為Z字形 其傾斜度為60 每段長度為280mm 三 重介質(zhì)分選 一 基本原理在重介質(zhì)中使固體廢物中的顆粒群按密度分開的方法 1 重介質(zhì) 密度大于水的介質(zhì)輕物料密度 重介質(zhì)密度 重物料密度 2 對重介質(zhì)的性能要求高密度的固體顆粒和水構(gòu)成的固液兩相分散體系 是密度高于水的非均勻介質(zhì) 高密度固體微粒起著加大密度的作用 28 29 二 對重介質(zhì)的要求 密度高化學(xué)穩(wěn)定性好無毒 無腐蝕性易回收再生 常用的加重質(zhì) 1 硅鐵 含硅13 18 密度6 8g cm3 耐氧化性 硬度大 磁性強(qiáng) 使用后可再生 性能優(yōu)越 2 磁鐵礦 含鐵大于60 的鐵礦粉配制成密度為2 5g cm3的重介質(zhì) 可以回收再生 30 四 跳汰分選 原理 跳汰分選是在垂直變速介質(zhì)流中按密度分選固體廢物的一種方法 分選介質(zhì) 空氣 風(fēng)力跳汰 水 水力跳汰分選 周期性上下交變的水流 重介質(zhì) 重介質(zhì)跳汰 31 32 活塞室中的活塞由偏心輪帶動作往復(fù)運(yùn)動 使篩網(wǎng)附近的水產(chǎn)生上下交變水流 物料在交變水流作用下按密度分層 主要用作混合金屬廢物及的磨細(xì)的混合廢物進(jìn)行分離 水力跳汰分選 33 五 浮選 一 浮選原理浮選是通過在固體廢物與水調(diào)制成的料漿中加入浮選劑擴(kuò)大不同組分的可浮性差異 再通入空氣形成無數(shù)細(xì)小氣泡 使目的顆粒黏附在氣泡上 并隨氣泡上浮于料漿表面成為泡沫層刮出 成為泡沫產(chǎn)品 不浮的顆粒則留在料漿內(nèi) 通過適當(dāng)處理后廢棄 二 浮選藥劑捕收劑 起泡劑 抑制劑 活化劑 介質(zhì)調(diào)節(jié)劑 1 捕收劑 使目的顆粒表面疏水 增加可浮性 使其易于向氣泡附著 1 異極性捕收劑 由極性基 親固 和非極性基 疏水 組成 常用的有黃藥 烴基二硫代碳酸鹽 ROCSSMe R為烴基 Me為堿金屬離子 油酸 十八烯酸 通式為C17H33COOH 不易溶需加溶劑乳化或制成油酸鈉使用 黃藥捕收含銅廢物 Cu2 4ROCSS Cu ROCSS 2 ROCSS 2油酸捕收螢石廢物 Ca2 2C17H33COO Ca OOH33C17 2 2 非極性油類捕收劑 難溶于水 不能解離成離子而得名 主要成分為脂肪烴 CnH2n 2 脂環(huán)烴 CnH2n 和芳香烴三類 常用的有煤油 柴油 燃料油 變壓器油等 目前 主要用于一些天然可浮性很好的非極性廢物顆?；厥?例如 粉煤灰中未燃盡碳的回收 廢石墨的回收等 2 起泡劑 表面活性物質(zhì) 促進(jìn)泡沫形成 增加分選界面 其結(jié)構(gòu)特征為 是一種異極性的有機(jī)物質(zhì) 極性基親水 非極性基親氣 使起泡劑分子在空氣和水的界面上產(chǎn)生定向排列 大部分起泡劑是表面活性物質(zhì) 能夠強(qiáng)烈地降低水的表面張力 起泡劑應(yīng)有適當(dāng)?shù)娜芙舛?常用的起泡劑有 松醇油 脂肪醇等 氣泡 氣泡 氣泡 氣泡 起泡劑 氣泡 起泡劑 捕收劑 起泡劑在氣泡表面的吸附 起泡劑與捕收劑的相互作用 起泡劑與捕收劑常聯(lián)合作用 不僅在氣泡表面而且在廢物表面也有聯(lián)合作用 這種聯(lián)合作用被稱為 共吸附 現(xiàn)象 3 調(diào)整劑 主要用于調(diào)整捕收劑的作用及介質(zhì)條件 1 活化劑 促進(jìn)目的顆粒與捕收劑作用 常用的多為無機(jī)鹽 硫酸鈉 硫酸銅等 2 抑制劑 抑制非目的顆粒的可浮性 常用的有各種無機(jī)鹽 水玻璃 和有機(jī)鹽 單寧 淀粉 3 pH值調(diào)整劑 調(diào)整介質(zhì)的pH值 常用的是酸類和堿類 4 分散劑 促使料漿中非目的細(xì)粒成分散狀態(tài) 常用的有無機(jī)鹽類 蘇打水 水玻璃 和高分子化合物 各類聚磷酸鹽 5 混凝劑 促使料漿種目的顆粒聯(lián)合成較大團(tuán)粒常用的有石灰 明礬 聚丙烯酰胺等 三 浮選設(shè)備 按充氣和攪拌方式的不同 目前生產(chǎn)中使用的主要有 機(jī)械攪拌式浮選機(jī) 充氣攪拌式浮選機(jī) 充氣式浮選機(jī) 氣體析出式浮選機(jī) 大型浮選機(jī)一般由兩個槽組成 吸入槽和直流槽 漿料由進(jìn)漿管進(jìn)入 給到蓋板與葉輪中心處 由于葉輪的高速旋轉(zhuǎn) 在蓋板與葉輪中心處造成一定的負(fù)壓 空氣由進(jìn)氣管和套管吸入 與料漿緩和后一起被葉輪甩出 在強(qiáng)烈的攪拌下氣流被分割成無數(shù)微細(xì)氣泡 預(yù)選物質(zhì)顆粒與氣泡碰撞粘附在氣泡上而浮升至料漿表面形成泡沫層 經(jīng)刮泡機(jī)刮出形成泡沫產(chǎn)品 再經(jīng)消泡脫水后即可回收 機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的工作過程 氣泡在浮選機(jī)內(nèi)的運(yùn)動狀況 1 充氣攪拌區(qū) 2 分離區(qū) 3 泡沫區(qū) 四 浮選工藝過程 1 浮選前料漿的調(diào)制 主要是廢物的破碎 磨碎等 目的是得到粒度適宜 基本上單體解離的顆粒 進(jìn)入浮選的料漿濃度必須適合浮選工藝的要求 還要考慮充氣量 浮選藥劑的消耗 處理能力及浮選時間等因素 2 加藥調(diào)整 藥劑的種類 數(shù)量 添加地點(diǎn)和方式 應(yīng)根據(jù)預(yù)選物質(zhì)顆粒的性質(zhì) 通過實(shí)驗(yàn)確定 一般浮選前添加藥劑總量的6 7 其余的分批在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)加入 3 充氣浮選 調(diào)泡 a 正浮選 將有用物質(zhì)浮選入泡沫產(chǎn)品中 無用或回收價值不大的物質(zhì)留在料漿中 b 反浮選 將無用物質(zhì)浮選入泡沫產(chǎn)物中 有用物質(zhì)留在料漿中 當(dāng)料漿中含有兩種以上有用物質(zhì)時 有兩種浮選法 a 優(yōu)先浮選 將有用物質(zhì)依次浮選 b 混合浮選 有用物質(zhì)共同浮選 然后再把有用物質(zhì)一一分離 六 磁選 利用固體廢物中各種物質(zhì)的磁性差異在不均勻磁場中進(jìn)行分選的一種處理方法 一 磁選原理f磁 f機(jī) f非磁f磁 mx0 HgradH式中 m廢物顆粒質(zhì)量 g x0廢物顆粒的比磁化系數(shù) cm3 g H磁選機(jī)的磁場強(qiáng)度 Oe 奧斯特 1Oe 79 5775A m gradH磁選機(jī)的磁場梯度 Oe cm 固體廢物中各種物質(zhì)磁性分類 據(jù)比磁化系數(shù) 1 強(qiáng)磁性物質(zhì) x0 38 10 6cm3 g2 弱磁性物質(zhì) x0 0 19 7 5 10 6cm3 g3 非磁性物質(zhì) x0 0 19 10 6cm3 gHgradH反應(yīng)磁選設(shè)備特性 根據(jù)H的大小磁選設(shè)備分為三類 1 弱磁場磁選設(shè)備 磁極表面H 1700Oe 分選x0大的顆粒 2 中等磁場磁選設(shè)備 磁極表面2000 6000Oe 分選x0中等的顆粒 3 強(qiáng)磁場磁選設(shè)備 磁極表面H 6000 26000Oe 分選x0小的顆粒 此外要求gradH 0 也就是說磁選必須在非均勻磁場中進(jìn)行 鐵磁性物質(zhì)在磁場中的分離 二 常用磁選機(jī) 1 磁力滾筒2 吸持型磁選機(jī)3 懸吸型磁選機(jī)4 濕式永磁圓筒式磁選機(jī) 1 磁力滾筒 又稱磁滑輪 主要由磁滾筒和輸送皮帶組成 磁滾筒有永磁滾筒和電磁滾筒兩種 2 吸持型磁選機(jī)廢物顆粒通過輸送皮帶直接送至收集面上 滾筒式 水平滾筒外殼由黃銅或不銹鋼制造 內(nèi)包有半環(huán)形磁鐵 帶式 磁性滾筒與廢物傳送帶合為一體 3 懸吸型磁選機(jī)一般式除鐵器 通過傳送帶將廢物顆粒輸送穿過有較大梯度的磁場 為間斷式工作 通過切斷電磁鐵的電流排出鐵物 帶式除鐵器 連續(xù)工作式 鐵物數(shù)量較多時適用 4 濕式永磁圓筒式磁選機(jī)分為順流型和逆流型兩種形式 常用的為逆流型 順流型磁選機(jī)的給料方向和圓筒的旋轉(zhuǎn)方向或磁性產(chǎn)品的移動方向一致 逆流型則正好相反 主要適用于粒度小于0 6mm的強(qiáng)磁性顆粒的回收及從鋼鐵冶煉排出的含鐵塵泥和氧化鐵皮中回收鐵 七 電選 一 電選原理1 電選過程中廢物顆粒的帶電方式 4種 1 直接傳導(dǎo)帶電 廢物與傳導(dǎo)電極直接接觸 利用顆粒的導(dǎo)電性差異及其在電極上表現(xiàn)的行為不同 就可以把它們分開 導(dǎo)電好的物質(zhì)與電極帶相同電荷 而被電極排斥 導(dǎo)電差的物質(zhì) 只能被極化 不能導(dǎo)電而被電極吸引 是利用固體廢物中各種組分在高壓電場中電性的差異而實(shí)現(xiàn)分選的方法 2 感應(yīng)帶電 廢物顆粒不和帶電電極或帶電體直接接觸 而僅在電場中受到電場的感應(yīng) 利用廢物顆粒在電場中的表現(xiàn)差異分選導(dǎo)電性不同的廢物顆粒 3 電暈帶電 電暈電場是不均勻電場 導(dǎo)電性不同的廢物顆粒進(jìn)入電場后 都獲得負(fù)電荷 但它們在電場中的表現(xiàn)行為不同 利用這一差異分離導(dǎo)電性不同的物質(zhì) 4 摩擦帶電 由于廢物顆粒相互之間和顆粒同給料運(yùn)輸設(shè)備的表面發(fā)生摩擦而使廢物顆粒帶電的帶電方式 如果不同的廢物顆粒在摩擦?xí)r能獲得不同符號的足夠的摩擦電荷 則進(jìn)人電場中也可把它們分開 實(shí)際上 顆粒在輥筒表面上不僅吸附離子而獲得電荷 同時也放出電荷給輥筒 剩余電荷同顆粒的放電和荷電速度的比值有關(guān) 因此 作用在顆粒上的庫侖力為 2 電選分離的基本條件 1 作用在顆粒上的電力a 庫侖力 f1 f1 QEf1 QrEQr為顆粒上的剩余電荷 對于導(dǎo)體顆粒接近于零 對于非導(dǎo)體顆粒接近于1 作用是促使顆粒被吸引在輥筒表面上b 非均勻電場引起的作用力 f2 又稱質(zhì)動力 在電暈電場中 越靠近電暈電極f2越大 而靠近輥筒表面則電場近于均勻 f2越小 所以 對顆粒來說f2很小 與庫侖力相比要小數(shù)百倍 對lmm顆粒 因此 在電選中f2可忽略不計 c 界面吸力 f3 是荷電顆粒的剩余電荷和輥筒表面相應(yīng)位值的感應(yīng)電荷之間的吸引力 此感應(yīng)電荷大小與剩余電荷相同 符號相反 對導(dǎo)體顆粒來說 放電速度快 剩余電荷少 所以 其界面吸力也接近于零 而非導(dǎo)體顆粒則反之 作用是促使顆粒被吸向輥筒表面 從以上作用在顆粒上的三種電力可以看出 庫侖力和界面吸力的大小主要決定于顆粒的剩余電荷 而剩余電荷又決定于顆粒的界面電阻 界面電阻大時 剩余電荷多 所受的庫侖力和界面吸力就大 反之則相反 對導(dǎo)體顆粒來說 由于它的界面電阻接近于零 放電速度快 剩余電荷很少 所以作用在它上面的庫侖力和界面吸力也接近于零 而對非導(dǎo)體顆粒 它的界面電阻很大 放電速度很慢 剩余電荷很多 所以作用在它上面的庫侖力和界面吸力較大 作用在半導(dǎo)體顆粒上的上述兩種力的大小介于導(dǎo)體顆粒與非導(dǎo)體顆粒之間 2 作用在顆粒上的機(jī)械力a 重力 f4 顆粒在分選中所受的重力f4 mg 在整個過程中其徑向和切線方向的分力是變化的 如圖中 在A B兩點(diǎn)的電場區(qū)內(nèi) 重力f4從A點(diǎn)開始起著使顆粒沿輥筒表面移動或脫離的作用 f4除在E點(diǎn)是一沿著切線向下的力外 在AB內(nèi)其他各點(diǎn)僅是其分力起作用 b 離心力 f5 顆粒在分選中所受離心力為 f5 mv2 R式中 f5為作用在顆粒上的離心力 v為顆粒在輥筒表面上的運(yùn)動速度 R為輥筒的半徑 為保證不同電性顆粒的分離 應(yīng)有 對于導(dǎo)體顆粒在分選帶AB段內(nèi)分出 必須f1 f3 mgcos mgcos f5 廢物顆粒的電選分離過程 廢料由給料斗均勻給入輥筒上 隨著輥筒的旋轉(zhuǎn) 廢物顆粒進(jìn)入電暈電場區(qū) 由于空間帶有電荷 使導(dǎo)體和非導(dǎo)體顆粒都獲得負(fù)電荷 與電暈電極電性相反 導(dǎo)體顆粒一面帶電 一面又把電荷傳給輥筒 其放電速度快 因此 當(dāng)廢物顆粒隨著輥筒的旋轉(zhuǎn)離開電暈電場區(qū)而進(jìn)入靜電場區(qū)時 導(dǎo)體顆粒的剩余電荷少 而非導(dǎo)體顆粒則因放電速度慢 致使剩余電荷多 導(dǎo)體顆粒進(jìn)入靜電場后不再繼續(xù)獲得負(fù)電荷 但仍繼續(xù)放電 直至放完全部負(fù)電荷 并從輥筒上得到正電荷而被輥筒排斥 在電力 離心力和重力分力的綜合作用下 其運(yùn)動軌跡偏離輥筒 而在輥筒前方落下 偏向電極的靜電引力作用更增大了導(dǎo)體顆粒的偏離程度 非導(dǎo)體顆粒由于有較多的剩余負(fù)電荷 將與輥筒相吸 被吸附在輥筒上 帶到輥筒后方 被毛刷強(qiáng)制刷下 半導(dǎo)體顆粒的運(yùn)動軌跡則介于導(dǎo)體與非導(dǎo)體顆粒之間 成為半導(dǎo)體產(chǎn)品落下 從而完成電選分離過程 二 電選設(shè)備 1 靜電分選機(jī)廢物的帶電方式為直接傳導(dǎo)帶電 2 復(fù)合電場分選機(jī) YD 4型高壓電選機(jī)的電場為電暈 靜電復(fù)合電場 為粉煤灰專用設(shè)備 八 光電分選 利用物質(zhì)表面光反射特性的不同而分離物料的方法稱為光電分選 一 光電分選系統(tǒng)1 給料系統(tǒng) 料斗 振動溜槽 2 光檢系統(tǒng) 光源 透鏡 光敏元件及電子系統(tǒng) 3 分離系統(tǒng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 二 光電分選機(jī)工作過程 七 渦電流分選 一種在固廢中回收有色金屬的有效方法 當(dāng)含有非磁導(dǎo)體金屬 鉛 銅 鋅等 的廢物以一定速度通過一個交變磁場時 這些非磁導(dǎo)體金屬內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)渦流 由于廢物流和磁場有一個相對運(yùn)動的速度 從而對產(chǎn)生渦流的金屬片塊具有一個推力 此分離推力的方向與磁場方向及廢物流的方向均呈90 排斥力隨廢物的固有電阻 導(dǎo)磁率等特性及磁場密度的變化速度及大小而異 八 摩擦與彈跳分選 一 分選原理1 顆粒沿斜面下滑 下滑條件是Gsin F G重力 F摩擦力 斜面的傾角 而F fN fGcos f摩擦系數(shù) N垂直斜面的壓力 則Gsin fGcos 所以tg f 以 代表摩擦角 則f tg 所以 即斜面傾角大于顆粒的摩擦角是下滑條件 使顆粒沿斜面下滑的作用力則加速度a 根據(jù)固體廢物中各組分摩擦系數(shù)和碰撞系數(shù)的差異 在斜面上運(yùn)動或與斜面碰撞彈跳時產(chǎn)生不同的運(yùn)動速度和彈跳軌跡而實(shí)現(xiàn)彼此分離的一種處理方法 初速度為零的顆粒 沿斜面下滑L距離后的速度v由此可見 當(dāng)斜面長度及傾角一定時 顆粒的運(yùn)動速度僅與摩擦系數(shù)有關(guān) F小者運(yùn)動速度大 f大者運(yùn)動速度小 顆粒離開斜面后 以拋物線軌道下落 忽略空氣阻力 假設(shè)下落垂直高度為H 則顆粒拋落的水平距離L為 由此可見 當(dāng)H及一定時 L僅與顆粒運(yùn)動速度v有關(guān) 以摩擦系數(shù)不同的顆粒 其滑出斜面后的落下地點(diǎn)不同 可分別加以收集而實(shí)現(xiàn)分選 顆粒沿斜面滾動的條件為 hGsin Nb所以hGsin bGcos 即tg b h而f tg 所以有當(dāng)f b h時 產(chǎn)生滾動 當(dāng)fb h的可能性大 產(chǎn)生滾動的可能大 扁平狀顆粒 因b h 則顆粒產(chǎn)生滑動 b h 2 顆粒在斜面上的彈跳 1 顆粒與平面碰撞 顆粒因彈性不同 與平面碰撞時 其彈跳的高度及速度不同 設(shè)顆粒從高度H落到平面上的瞬時速度v為 與平面碰撞后彈跳的初速度為u 彈跳高為h 則碰撞恢復(fù)系數(shù)或速度恢復(fù)系數(shù)表示顆粒碰撞的彈性性質(zhì) 當(dāng)K 1時 顆粒為完全彈性碰撞 0 K 1時 顆粒為彈性碰撞 廢塑料 廢橡膠 金屬塊 碎磚瓦 碎玻璃器皿 K 0時 顆粒為塑性碰撞 廢纖維 破布 廢紙 灰土 廚房有機(jī)垃圾 K接近于0屬于塑性碰撞 v u h H 2 顆粒與斜面碰撞顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)等于碰撞前后的速度在斜面法線上的投影之比 如忽略摩擦系數(shù)的影響 則可近似有當(dāng)Kp 1時 顆粒為完全彈性碰撞 Kp 0時 則 90 顆粒為塑性碰撞 0 Kp 1時 顆粒為彈性碰撞 v u 二 分選過程固體廢物運(yùn)動方式隨顆粒的形狀或密度不同而不同 纖維狀廢物或片狀廢物幾乎全靠滑動 球形顆粒有滑動 滾動和彈跳三種運(yùn)動方式 單顆粒單體在斜面上向下運(yùn)動時 纖維狀或片狀體的滑動加速度較小 運(yùn)動速度較小 運(yùn)動速度不快 所以它脫離斜面拋出的初速度較小 而球形顆粒由于時滑動 滾動和彈跳想結(jié)合的運(yùn)動 其加速度較大 運(yùn)動速度較快 因此它脫離斜面拋出的初速度較大 當(dāng)廢物離開斜面拋出時纖維狀或片狀體受空氣阻力影響較大 在空氣中減速很快 拋射軌跡表現(xiàn)嚴(yán)重的不對稱 開始接近拋物線 其后接近垂直下落 故拋射不遠(yuǎn) 球形顆粒受空氣阻力影響較小 在空氣種減速較慢 拋射軌跡表現(xiàn)對稱 拋射較遠(yuǎn) 因此 纖維狀廢物與顆粒廢物 片狀廢物與顆粒廢物 因形狀不同在斜面上運(yùn)動或彈跳時 產(chǎn)生不同的運(yùn)動速度和軌跡 因而可以分離 三 分選設(shè)備 1 帶式篩2 斜板運(yùn)輸分選機(jī)3 反彈滾筒分選機(jī) 帶有震打裝著的運(yùn)輸帶 帶面由篩網(wǎng)或刻溝槽的膠帶 制成 帶面傾角 大于廢物顆粒摩擦角 小于纖維廢物摩擦角 所以顆粒下滑 彈跳 纖維廢物隨著帶面向上運(yùn)動 九 固體廢物分選效率的計算 為了將各種純凈物質(zhì)從混合物中分選出來 分選過程可以按兩級識別 兩個排料口 或按多級識別 兩個以上排料口 來確定 例如一臺能夠分選金屬的電選機(jī)是兩級分選裝置 而一臺具有一系列不同大小篩孔的篩分機(jī) 能夠分選出若干種產(chǎn)品 因而是一種多級分選裝置 一 評價分選機(jī)分選效率的指標(biāo)1 回收率 e 單位時間內(nèi)從某一排料口排出的某一組分的質(zhì)量與進(jìn)入分選機(jī)的這種組分的質(zhì)量之比 是數(shù)量指標(biāo) 常經(jīng)過計算確定 2 品位 也即純度 指某一排料口排出的某一組分的質(zhì)量與從這一排料口中排出的所有組分之比 是質(zhì)量指標(biāo) 常經(jīng)過化驗(yàn)確定 二 兩級分選效率 兩級分選機(jī) 固體廢物 X0 Y0 第一排料口 X1 Y1 第二排料口 X2 Y2 根據(jù)物料平衡 有X0 X1 X2 Y0 Y1 Y2則第一排料口中X的回收率和品位eX X1 X0 X X1 X1 Y1 Y的損失率和損失品位eY Y1 Y0 Y Y1 X1 Y1 第二排料口中Y的回收率和品位 eY Y2 Y0 Y Y2 X2 Y2 X的損失率和損失品位為eX X1 X0 X X1 X1 Y1 1 篩分的主要功能是什么 適用于什么場合 2 怎樣計算篩分設(shè)備的篩分效率 影響篩分效率的因素有哪些 3 滾筒篩在什么情況下 篩分效率最高 為什么 4 振動篩為什么能提高篩分效率 5 風(fēng)力分選根據(jù)外加氣流分為哪幾種 工作原理分別是什么 主要適用于什么分選 6 浮選中常用哪些浮選藥劑 他們在浮選過程中的作用是什么 7 什么是摩擦與彈跳分選 舉例說明其在城市垃圾處理中的應(yīng)用 P83 T8 T10 T13 T14 T15 復(fù)習(xí)思考題