当前课程知识点:固体废物处置与资源化 > 第四章 固体废物的预处理 > 4.4 固体废物的分选(一)--筛分 > 4.4 固体废物的分选(一)--筛分
大家好
这节课我们学习固体废物的分选第一部分
固体废物的分选有两个主要的目的
一个是通过一定的技术
将固体废物分成两种或两种以上的物质
或者是分成两种或者两种以上的粒度级别
第二个是将有用的成分分选出来加以利用
或者是将有害的成分分离出来
防止损害后续的处理处置设施或设备
分选的基本原理是
利用物料的某些性质为识别标志
用机械或电磁的分选装置加以选别
达到分离的目的
分选效果的好坏可以用不同的指标来评定
我们比较常用的是
回收率纯度和综合效率
其中回收率和纯度用的比较多
回收率指的是单位时间内
某一排料口当中排出的某一组份的量
与进入分选机的此组分的量之比
纯度是某一组分的物料
在同一排出口排出物当中所占的分数
我们以两级分选机为例
它的进料假如说含有XY两种物料
两级分选机的意思是有两个出料口
我们以X0Y0代表两种物料
X0在两个排出口被分为X1X2
Y0在两个排出口被分为Y1Y2
我们来看一下
在第一个排出口X0和Y0它的回收率
X的物料它的回收率就等于X1比上X0
也就是X1比上X1加上X2
Y物料它在第一个排出口
它的回收率是Y1比上Y0
也就是Y1比上Y1加Y2
然后我们再来看一下它们的纯度
就是在第一个排料口它的纯度
根据定义
X物料在第一个排料口
它的纯度就是X1比上X1加上Y1
Y物料在第一个排出口
它的纯度是Y1比上X1加上Y1
对于一个理想的分选设备
我们既要有高的回收率
也要有高的纯度
这样的话才能是比较好的设备
也就是说回收率和纯度要同时进行考量
如果只有比较高的回收率
比如说两个物料XY都从第一个排料口出来
它的回收率可能都是百分之百
但是仍然是没有区分开
它的纯度还是比较低
所以要比较理想的话
就是回收率也要高纯度也要高
另一个就是说我们
如果是用两个来进行衡量的话
就是用两个指标来进行评价的时候
我们觉得可能不太方便
所以有的时候也致力于寻找一种
单一的综合指标来进行评价
对于给料当中
含有X和Y两种物料的两级分选过程来说
雷特曼定义了综合分选效率的定义
也就是说他认为
在同一排出口回收率之差为综合分选效率
也就是说
E就等于X1比上X0减去Y1比上Y0
它也等于X2比上X0减掉Y2比上Y0
不过一般来讲它这个表示方法不是很明确
所以我们用的比较多的评价方式
还是回收率和纯度两个指标同时来进行评价
固体废物的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离的
常用的分选方法就根据它们性质的不同来分
比如说我们根据粒度的不同进行筛分
根据密度的不同进行重选
根据磁性的不同用磁选
根据导电性的不同用电选的方法
根据表面润湿性的不同进行浮选
分别对这些分选的方法做一个简单的介绍
首先我们看一下手工捡选
这是最简单的
一般我们是在中转站的时候
可以看到就是在这个皮带的两端站有工人
他们可以把一些比较大的这个物料
把它分捡出来
或者说一些可以资源化利用的
这个大型的物料分捡出来
再一个我们来看一下筛分
筛分
它是利用筛子将松散的固体废物分成两种
或者是多种粒度级别的分选方法
筛分我们可以看作是
由物料分层和细粒透筛两个阶段来组成
首先是为了使粗细物料通过筛面进行分离
必须使物料和筛面之间具有适当的相对运动
使筛面上的物料处于松散的状态
即按照颗粒的大小进行分层
形成粗粒位于上层
细粒位于下层的规则排列
细粒到达筛面来透过筛孔
物料和筛面的相对运动
还可以使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔
以利于细粒通过
根据细粒透筛的难易程度
我们又把它分为易筛粒和难筛粒
一般来说如果物料的粒度小于筛孔的3/4
这样的颗粒就比较容易通过筛孔
我们把它称为易筛粒
如果这个物料的粒度虽然是小于筛孔
但是它大于筛孔的3/4
这种颗粒就比较难以通过
我们把它称为是难筛粒
筛分我们根据使用的目的不同
又分为准备筛分预先筛分
检查筛分以及脱水脱泥筛分
准备筛分是将固体废物按照粒度
分为若干的级别‘’
各级别送到下一步工序进行处理
预先筛分是把物料送到破碎机之前
先把小于破碎机排料口宽度的
这个细粒级筛分出来
这样的话可以提高破碎的效率
而且可以防止过度破碎
节省能源
检查筛分是对经过
破碎机破碎以后的废物进行筛分
我们把粒度大于排料口宽度的这些
粒子筛出来
重新返回破碎机在进行破碎
我们把它称为检查筛分
脱水脱泥筛分指的是
用筛分的方法脱去废物当中所含的水分和泥质
根据筛子操作条件的不同
我们又把它分为干法筛分和湿法筛分
干法筛分一般来说是在空气当中进行筛分
对于一些比较非常细的物料
用干法筛分效率非常低
我们可以在水中来进行筛分
我们把它称为湿法筛分
筛分效果的好坏一般我们用筛分效率来评价
所谓筛分效率
是指实际得到的筛下产品的质量
Q1与入筛废物当中所含的
小于筛孔尺寸的颗粒质量之比
我们用式子η等于Q1比上Q乘以α来表示
在这里Q1是筛下产品的质量
Q是入筛固体废物的质量
α是入筛的固体废物当中
小于筛孔尺寸的颗粒的含量
在实际的筛分过程当中
测定Q1和Q是比较困难的
因此我们必须变换成便于计算的式子
假定筛下产品当中没有大于筛孔尺寸的粗粒
我们可以列出以下两个方程
固体废物的入筛的质量Q等于筛上产品质量
Q2和筛下产品质量Q1之和
再一个方程是
固体废物当中小于筛孔尺寸的细粒质量就等于
筛上产品中
小于筛孔尺寸的细粒质量与筛下产品质量之和
也就是说Q乘以α就等于Q1加上Q2乘以β
在这里Q Q1和Q2和上面的意思是一样的
在这里β是筛上产品当中
小于筛孔尺寸的细粒含量
这样的话
我们把上面的式1代入式2就可以得出来
Q1等于α减β括号乘以Q比上1减去β
然后这样我们就可以算出来筛分效率
η就等于α减β比上α乘以1减β乘以100%
这样的话α和β我们都是比较容易测的
上面这个式子当中
我们是认为筛下产品100%都是小于筛孔尺寸的
也就是说θ是等于100%在这种情况下推导出来的
而在实际的生产当中
由于筛网的磨损
所以有一部分大于筛孔尺寸的粗粒
可能会进入筛下
成为筛下产品
这个时候筛分效率的计算公式
我们就可以写成η
就等于θ乘以括号α减β
比上α乘以括号θ减β乘上100%
大部分的筛分装置它的效率是85%到95%
影响筛分效率的因素包括固体废物的性质
筛分设备的性能以及筛分的操作条件
固体废物的性质主要包括
废物的粒度形状废物的含水率
筛分设备的性能
包括筛孔的形状
筛面以及筛子的参数
筛分操作条件主要是筛子它的操作
我们分别看一下
先看这个废物的粒度和形状的影响
就是说如果给料当中
物料的这个粒度
比筛孔的尺寸要小得多
大家就可以想见
这个颗粒通过的就比较容易
筛分的效率就会比较高
如果颗粒的粒度虽然比筛孔小
但是比筛孔小得不多
就是相差不太多
我们说它就是说难筛粒的含量比较多
这样的话就筛分效率就会比较低
再一种就是形状
如果是球状的颗粒
或者是多面的这个颗粒就比较容易筛分
但是片状的和针状的颗粒就比较难筛分
再一个就是废物的含水率会有影响
当废物当中含水率比较低
也就是说物料比较干的时候
我们用干法筛分
筛分的效率比较高
但是当含水率增加到5到8%的时候
筛分效率就会大大的降低
当物料的含水率
增加到10%到14%的时候
由于出现了孔隙水分
所以这个时候筛分效率就比较低
所以这个时候我们就用湿法筛分
筛分效率就可以提高
再一个如果物料的含泥量比较高
因为含有水分容易引起细粒的结团
筛分效率也会比较低
再一个我们看一下筛面和筛子参数的影响
当我们这个物料量一定的时候
如果是筛面的这个宽度比较大
这个料层就会铺得比较薄
再一个如果是筛子的长度越大
筛分的时间就会越长
所以这样话也筛分的效率就会比较高
一般来说筛面长度和宽度之比
大概是2.5到3比1
再一个筛子的倾角也很重要
倾角要选择比较合适
如果是筛子的倾角过大
这个物料很快就会滑过去
这个颗粒通过筛孔就比较困难
如果是倾角过小
筛分的效率可能会比较高
但是生产量就会减小
再一个就是筛子的振幅和频率
筛子的振幅和频率
必须使筛面产生足够的加速度
可以使卡在筛孔当中的颗粒可以跳出来
来防止筛面堵塞
再一个是筛子的操作
就是筛子的给料必须稳定
然后沿着筛面的宽度给料要比较均匀
在给料方向最好是
顺着物料沿筛面的运动方向来给料
下面我们来介绍几种筛分的机械
主要是看筒形筛和振动筛以及固定筛
固定筛一般分为格筛和棒条筛
它一般来选比较粗的这个物料
我们在这里就不详细讲了
我们主要是讲筒形筛和振动筛
我们先来看一下筒形筛
筒形筛它是一个倾斜大约3到5度的一个圆筒
圆筒的侧壁上开有许多筛孔
圆筒以很慢的速度来进行转动
一般来说大概是10到15转每分钟
因此它不需要很大的动力
这种筛的优点是不会堵塞
圆筒筛进行筛分的时候
固体废物在筛中不断的进行翻滚
较小的物料颗粒最终进入筛孔筛出
物料在筛子中的运动状态大概分为三种
沉落状态
抛落状态
和离心状态
沉落状态就是物料颗粒
由于筛子的圆周运动被带起
然后滚落到向上运动的颗粒的上面
抛落状态是筛子的运动速度足够的时候
将颗粒飞入空中
然后沿抛物线抛回筛地
当筛分物料以抛落状态运动的时候
物料达到最高最大的紊流状态
此时筛子的筛分效率达到最高
如果是筒形筛的转速进一步提高
会达到某一个临界的速度
这个时候粒子呈离心的状态运动
结果是使物料颗粒附着在桶壁上不会落下
使筛分效率又进一步降低
筛分效率与圆桶的转数和停留时间有关
一般认为物料
在筒内的滞留时间是25到30秒
转数是5到6转每分为最佳
另外桶的直径和长度对筛分效率也有很大的影响
这个图是筒形筛的一些改进
就是为了提高筛分效率
比如说我们可以
在同一个筒形筛上采用不同的筛孔
可以得到不同粒度的物料
还可以在筒形筛的内部加上一些破碎刀
这样话对这个起到一些破袋的作用
因为我们平时扔垃圾的时候是装在袋里
所以在筒形筛里进行筛分的时候要把它破袋
这样的话使筛分效率来提高
再一个我们来看一下振动筛
振动筛它是利用筛网的振动频率
对颗粒进行分级的设备
振动筛安装在筛箱上
筛箱及筛面在激振装置的作用下
产生圆形椭圆形或者是直线轨迹的振动
振动的作用是使筛面上的物料松散离析
密度大而粒度小的颗粒
钻过密度小而粒度大的颗粒的空隙到达筛面
并且通过筛孔排出
有利于筛分的进行
同时消除颗粒堵塞筛孔的现象
有利于湿物料的筛分
我们根据激振方式的不同
把振动筛分为惯性振动筛和共振筛
惯性振动筛是通过由不平衡体的旋转
所产生的离心惯性力
使筛子产生振动
当电动机带动皮带轮作高速旋转的时候
配重轮上重块就产生离心惯性力
它的水平分力使弹簧做横向的变形
由于弹簧横向的刚度大
所以水平分力被横向刚度所吸收
而垂直分力则垂直于筛面
通过筛箱作用于弹簧
强迫弹簧做拉伸及压缩运动
因此筛箱的运动轨迹是椭圆或者是近似于圆
由于这种筛子的激振力是离心惯性力
所以我们把这种筛子称为惯性振动筛
惯性振动筛它的转速可以很高
筛分效率可以达到80%
它适合处理粒度0.1到15毫米的细粒的物料
也可以筛分比较潮湿和粘性的物料
但是它的缺点是电动机的振动比较大
寿命受影响
而且它的振幅也不能太大
不适合处理粗粒的物料
再一个是共振筛
共振筛的工作原理是
利用装有弹簧的曲柄连杆机构驱动
使筛子在共振的状态下进行筛分
电动机带动装载下机体上的偏心轴转动
轴上的偏心是连杆做往复的运动
连杆通过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
使筛箱和下机体沿倾斜方向运动
但它们的运动方向相反
所以达到动力平衡
筛箱弹簧和下机体组成一个弹性的系统
该弹性系统固有的自振频率
与传动装置的强迫振动频率
接近或者是相同时
筛子在共振状态下筛分
所以称为共振筛
筛箱压缩弹簧而运动时
其运动速度和动能都逐渐减小
弹簧的位能增加
筛箱的运动和动能为零时
弹簧的位能达到极大值
接着筛箱向相反的方向运动
弹簧的位能转化为筛箱的动能
筛箱运动速度增加
筛箱的速度和动能达到极大值时
弹簧伸长到极限位能最小
所以共振筛的工作过程
是筛箱动能和弹簧的位能相互转化的过程
每次振动的时候
只要补充为克服阻尼的能量
就能维持筛子的振动
因此筛子虽然比较大
但是功率消耗却很小
共振筛的优点是处理能力比较大
筛分效率比较高
耗电也比较少
结构比较紧凑
适合中细粒的筛分
它的缺点是制造工艺非常复杂机体比较大
而且橡胶弹簧比较容易老化
这节课就到这里
谢谢大家
-绪论
--绪论
-1.1 固体废物定义及分类
-1.2 固体废物的特点
-1.3 固体废物的环境问题
-1.4 固体废物的管理原则
-1.5 我国固体废物的管理体系
-第一章 讨论
-第一章测试题--作业
-2.1 固体废物产生量预测
-2.2 固体废物的性质
-2.3 危险废物的特性及鉴别
-2.4 固体废物的采样方法
-第二章 讨论
--第二章 讨论
-第二章测试题--作业
-3.1 固体废物的收集方式
-3.2 固体废物的收运系统及其分析方法
-3.3 固体废物的收集路线及规划设计
-3.4 固体废物的运输
-3.5 生活垃圾的中转运输
-第三章 讨论
-第三章测试题--作业
-4.1 固体废物的压实
-4.2 固体废物的破碎(一)
-4.3 固体废物的破碎(二)
-4.4 固体废物的分选(一)--筛分
-4.5 固体废物的分选(二)--重力分选原理
-4.6 固体废物的分选(三)--重力分选方法
-4.7 固体废物的分选(四)--磁选和电选
-4.8 固体废物的分选(五)--浮选和半湿式选择性破碎分选
--4.8 固体废物的分选(五)--浮选和半湿式选择性破碎分选
-第四章 讨论
--第四章 讨论
-第四章测试题--作业
-5.1 焚烧技术及其发展
-5.2 固体废物的焚烧特性
-5.3 焚烧效果评价及影响因素
-5.4 焚烧主要参数及热平衡计算
-5.5 固体废物的焚烧系统
-5.6 典型焚烧炉工作原理(一)
-5.7 典型焚烧炉工作原理(二)
-5.8 焚烧产生的大气污染物及其控制(一)
-5.9 焚烧产生的大气污染物及其控制(二)
-5.10 焚烧产生的灰渣及其控制
-第五章 讨论
-第五章测试题--作业
-6.1 热解概念及原理
-6.2 热解的影响因素
-6.3 固体废物的热解处理技术
-第六章 讨论
--第六章 讨论
-第六章测试题--作业
-7.1 生物处理的基本概念
-7.2 堆肥化基本概念及发展过程
-7.3 堆肥化原理
-7.4 堆肥化的影响因素及其控制
-7.5 堆肥工艺
--7.5 堆肥工艺
-7.6 堆肥设备
--7.6 堆肥设备
-7.7 堆肥产品及其腐熟度评价
-第七章 讨论
--第七章 讨论
-第七章测试题--作业
-8.1 厌氧消化概念及特点
-8.2 厌氧消化影响因素
-8.3 厌氧消化工艺(一)
-8.4 厌氧消化工艺(二)
-8.5 厌氧消化工艺(三)
-8.6 餐厨厌氧案例_陈婷
-第八章 讨论
--第八章 讨论
-第八章测试题--作业
-9.1 固体废物填埋处置概述
-9.2 填埋场分类
-9.3 填埋场总体规划和场址选择
-9.4 填埋场地表水和地下水控制
-9.5 填埋气体的产生
-9.6 填埋气体收集和处理
-9.7 渗滤液的产生及性质
-9.8 渗滤液的处理
-9.9 填埋场防渗系统
-9.10 填埋场终场覆盖与环境监测
-第九章 讨论
--第九章 讨论1
--第九章 讨论2
-第九章测试题--作业
-10.1 生命周期评估的意义_赵岩
-10.2 生命周期评估的定义与内容_赵岩
-10.3 生命周期评估的方法_赵岩
-10.4 生命周期评估的应用_赵岩
-第十章测试题--作业