第三章-固體廢物的破碎和細磨

1、第三章 固體廢物 的破碎和細磨,固體廢物處理與處置,細 磨,2,低溫破碎,3,破 碎,1,第三章 固體廢物的破碎和細磨,3.1 破碎,3.1.1 破碎概念和目的 3.1.2 破碎理論 3.1.3 固體廢物的機械強度和破碎方法 3.1.4 破碎設備,,,,,,,,,,,,,3.1.1 破碎概念和目的,,,,,,,,,,,,,,,,,,,固體廢物進行破碎的目的,,減小固體廢物的容積，便于運輸和貯存,為固體

2、廢物的分選工序提供適合的粒度，從而更有效地回收固體廢物中的有用成分,防止粗大、鋒利的固體廢物損壞后續(xù)處理工序（如分選、焚燒和熱解）中的設備或爐膛,,3.1.1 破碎概念和目的,,,,,,,,,,,,,,,,,,,固體廢物進行破碎的目的,,增加固體廢物的比表面積，提高焚燒、熱分解、熔融等工序的穩(wěn)定性和效率,為后續(xù)處理和資源化提供合適的尺寸。,破碎后的生活垃圾壓實程度高，密度均勻，在進行填埋處置時，可以加快復土還原。,,3.1.2 破碎

3、理論,⒈ 層壓破碎理論 物料破碎的概念歷史悠久，早在20世紀50年代關于破碎的研究工作就開始大規(guī)模展開，通過不斷地尋求高效率的破碎技術，實現(xiàn)工礦業(yè)的節(jié)能減耗，降低成本。 基于這兩個認識形成的“層壓破碎理論”，與傳統(tǒng)的擠壓破碎理論不同，后者認為物料的破碎是基于單顆粒，破碎發(fā)生在顆粒與襯板之間。,,,,,,,,,,,,,3.1.2 破碎理論,⒉ 自沖擊破碎理論自沖擊破碎理論是20世紀80年代提出的，和傳統(tǒng)板錘與物料間發(fā)生沖擊的

4、破碎方式不同，自沖擊破碎是物料與物料之間的沖擊破碎。一部分物料通過高速旋轉裝置獲得動能，與另一部分靠自身重力落下的物料產(chǎn)生沖擊破碎，在破碎腔內(nèi)還有一部分物料形成自襯式工作部件，防止機器本身受到磨損。,,,,,,,,,,,,,3.1.3 固體廢物的機械強度和破碎方法,⒈ 固體廢物的機械強度固體廢物的機械強度是指固體廢物抗破壞（包括破碎、磨損、擠壓、彎曲、變形等）的能力，即固體廢物受外力作用時，其單位面積上所能承受的最大負荷。通常用靜載下

5、測定的抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度和抗彎強度來表示。,,,,,,,,,,,,,3.1.3 固體廢物的機械強度和破碎方法,⒉ 破碎方法⑴干式破碎,,,,,,,,,,,,,a－擠壓；b－劈碎；c－剪切；d－磨碎；e－沖擊破碎圖3.1 機械能破碎幾種方式,3.1.3 固體廢物的機械強度和破碎方法,⑵濕式破碎,,,,,,,,,,,,,圖3.2濕式破碎機的結構原理1－電動機；2－篩網(wǎng)；3－含紙垃圾；4－轉子；5－斗式脫水提升機；6－有色金

6、屬；7－鐵；8－循環(huán)用水；9－漿液；10－減速機,,3.1.3 固體廢物的機械強度和破碎方法,⑶半濕式破碎,,,,,,,,,,,,,圖3.3 半濕式破碎機結構原理,,,3.1.3 固體廢物的機械強度和破碎方法,⒊ 破碎比和破碎段在破碎過程中，原廢物粒度與破碎產(chǎn)物粒度的比值稱為破碎比。破碎比表示廢物粒度在破碎過程中減少的倍數(shù)，也表征廢物被破碎的程度。其計算方法有兩種：①固體廢物破碎前的最大粒度（Dmax）與破碎后最大粒度（dmax）

7、來計算破碎比i，即,,,,,,,,,,,,,,3.1.3 固體廢物的機械強度和破碎方法,②用固體廢物破碎前的平均粒度（Dcp）與破碎后平均粒度（dcp）來計算破碎比i，即 總破碎比等于各段破碎比的乘積：,,,,,,,,,,,,,,,3.1.3 固體廢物的機械強度和破碎方法,⒋ 破碎流程,,,,,,,,,,,,,,,圖3.4 破碎的基本工藝流程,3.1.3 固體廢

8、物的機械強度和破碎方法,①單純的破碎流程見圖3.4中（a），具有組合簡單、操作控制方便、占地面積少等優(yōu)點，但破碎產(chǎn)品的粒度不高。②帶有預先篩分的破碎流程由圖3.4中（b）所示，其特點是預先篩分廢物中不需要破碎的細粒，相對地減少了進入破碎機的總給料量，避免過度粉碎，有利于減耗節(jié)能。,,,,,,,,,,,,,,3.1.3 固體廢物的機械強度和破碎方法,③帶有檢查篩分的后兩種破碎流程由圖3.4中（c）和（d）所示，其特點是能夠?qū)⑵扑楫a(chǎn)

9、物中大于所要求尺寸的產(chǎn)品顆粒分選出來，送回破碎機進行再破碎。因此，該流程可獲得完全符合粒度要求的產(chǎn)品。,,,,,,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,⑴顎式破碎機①簡單擺動型顎式破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.5 簡單擺動型顎式破碎機1－機架；2－固定齒板；3－動顎齒板； 4－前肘板；5－可動顎板；6－心軸；7－偏心軸；8－連桿；9－飛輪；10－后肘板；11－拉桿；12－調(diào)整千斤頂,3.1.4 破碎設備,,,,,,,

10、,,,,,,,,圖3.6簡擺顎式破碎機工作原理示意圖1－心軸；2－偏心軸；3－連桿；4－后肘板；5－前肘板,,3.1.4 破碎設備,②復雜擺動型顎式破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.7 復雜擺動型顎式破碎機1－機架；2－可動顎板；3－固定顎板；4，5－破碎齒板；6－偏心轉動軸；7－軸孔；8－飛輪；9－肘板；10－調(diào)節(jié)楔；11－模塊；12－水平拉桿；13－彈簧,,3.1.4 破碎設備,,,,,,,,,,,,,,,圖3.8復擺顎

11、式破碎機工作原理示意圖1－固定顎板；3－可動顎板；4－前（后）推力板；5偏心軸,,,3.1.4 破碎設備,③新型顎式破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.9 新型顎式破碎機1－飛輪；2－偏心軸；3－動顎；4－定顎（機體）；5－轉子；6－齒輪箱；7－下料斗；8－聯(lián)軸器；9－電機；10－三角帶；11－皮帶輪；12－進料斗,,,3.1.4 破碎設備,④雙腔顎式破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.10 雙腔顎式破碎機機構示意圖

12、1－固定顎板a；2－活動顎板a；3－動顎；4－偏心軸；5－連桿；6－活動顎板 b；固定顎板b；I－破碎腔a；II－破碎腔b,,,,3.1.4 破碎設備,⑤振動顎式破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.11 振動顎式破碎機1－機座；2－顎板；3－不平衡振動器；4－扭力軸,,,,,3.1.4 破碎設備,⑵錘式破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.12 單轉子錘式破碎機的示意圖1－檢修孔；2－蓋板；3－螺栓,,,,,,3.1.

13、4 破碎設備,目前專用于破碎固體廢物的錘式破碎機有以下幾種類型：①BJD型普通錘式破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.13 BJD型普通錘式破碎機1－錘子；2－旁路；3－格柵；4－測量頭,,,,,,,3.1.4 破碎設備,②BJD型破碎金屬切屑的錘式破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.14 BJD型破碎金屬切屑的錘式破碎機1－襯板；2－彈簧；3－錘子；4－篩條；5－小門；6－非破碎物收集區(qū)；7－給料口,,,,,,,,

14、3.1.4 破碎設備,③Hammer Mills型錘式破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.15 Hammer Mills型錘式破碎機1－切碎機本體；2－錘頭（?。?；3－錘頭（大）；4－壓縮給料機；5－切斷墊圈；6－柵條；7－輸送器,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,④Novorotor型雙轉子錘式破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.16 Novorotor型雙轉子錘式破碎機1－細粒級產(chǎn)品出口；2－風力分級器；3－物料入

15、口,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,⑶沖擊式破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.17 Universa型沖擊式破碎機1－板錘；2－篩條；3－研磨板；4－沖擊板；5－鏈幕,,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,,,,,,,,,,,,,,,圖3.18 Hazemag型沖擊式破碎機1－固體廢物；2－一級沖撞板（固定刀）；3－二級沖撞板（固定刀）；4－排出口； 5－旋轉打擊刀,,,,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,,,

16、,,,,,,,,,,,,圖3.19 內(nèi)通道式破碎機結構示意圖1－進料斗；2－機蓋；3－主軸；4－筒體；5－上轉子；6－下轉子；7－底盤；8－機座；9－帶輪；10－下料斗；11－張緊裝置；12－電動機,,,,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,⑷剪切式破碎機①Von Roll型往復剪切破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.20 Von Roll型往復剪切破碎機,,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,②Lindemann型

17、剪切破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.21 Lindemann型剪切破碎機1－剪切刀片；2－壓緊器；3－送料器；,,,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,③旋轉剪切破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.22 旋轉剪切式破碎機1－旋轉刀；2－固定刀,,,,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,④油壓式剪切破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.23 油壓式剪切破碎機1－加料倉；2－推料裝置；3－預壓縮裝置；4－推料板

18、；5－給料臺；6－壓緊裝置（沖壓）；7－橫向剪切刀；8－縱向剪切刀（橫切）；9－剪切裝置（刀具）,,,,,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,⑸輥式破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.24 光面雙輥式破碎機,,,,,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,⑸輥式破碎機,,,,,,,,,,,,,,,（a）雙齒輥破碎機； （b）單齒輥破碎機圖3.25 齒輥破碎機工作原理,,,,,,,,,,,,,,3.1.4

19、 破碎設備,③顎輥破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.26 顎輥破碎機破碎原理圖1－顎式破碎機；2－破碎物料；3－對輥破碎機；4－減振彈簧,,,,,,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,⑹自沖擊破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.27 “石打石”自破碎,,,,,,,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,⑺廢鋼破碎機廢鋼鐵已被公認為理想的煉鋼原料，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，機械設備、汽車、家用電器等不但數(shù)

20、量增多，而且更新周期縮短，產(chǎn)生了大量的含有廢鋼鐵的固體垃圾，這也促進了廢鋼鐵加工業(yè)的發(fā)展。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,破碎機處理后的廢鋼的特點,,,料形整齊，規(guī)格相近,,,有較高的堆比重,有較高的堆比重,純度較高,,3.1.4 破碎設備,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,利用破碎鋼

21、進行鋼鐵冶煉的優(yōu)點,,收得率高,,,,,鋼水的化學成份穩(wěn)定，硫磷含量低,冶煉周期縮短,爐內(nèi)襯里壽命延長,空氣污染和爐渣減少,,每噸鋼水的耗電量降低,3.1.4 破碎設備,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,利用破碎機進行廢鋼的加工回收，存在的優(yōu)勢,,,擴大了加工回收范圍,價值空間高,運輸方便、高效,3.1.4 破碎設備,廢鋼破碎機是廢鋼破碎線的主體設備。①Newell公司的SHD型破碎機,,,,,,,

22、,,,,,,,,圖3.28 SHD型破碎機構造圖1－安全簾；2－進料滾筒；3－不可破碎物排放門；4－轉子；5－篩；6－鋼砧；7－廢鋼料,,,,,,,,,,,,,,,3.1.4 破碎設備,②Lindemann公司ZK型破碎機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.29 ZK型破碎機構造圖1－廢鋼；2－進料輥；3－壓蓋；4－轉動壓臂；5－轉子；6－旋轉格柵；7－活動鐵砧；8－抽塵裝置,,,,,,,,,,,,,,,,3.2 細磨,3.2.

23、1 細磨原理和方法 3.2.2 細磨設備,,,,,,,,,,,,,3.2.1 細磨原理和方法,細磨是固體廢物破碎過程的后續(xù)，在固體廢物處理與資源化中得到廣泛的應用。通常細磨有三個目的：①對廢物進行最后一段粉碎，使其中各種成分單體分離，為下一步分選創(chuàng)造條件；②對多種廢料原料進行粉磨，同時起到把它們混合均勻的作用；③制造廢物粉末，增加物料比表面積，加速物料化學反應的速度。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

24、3.2.2 細磨設備,⒈ 球磨機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.30 球磨機結構 （a）和工作原理；（b）示意圖1－筒體；2－端蓋；3－軸承；4－大齒輪；5－鋼球,,,,,,,,,,,,,,,,3.2.2 細磨設備,球磨機中鋼球被提升的高度與拋落的運動軌跡，主要由筒體的轉速和筒內(nèi)的裝載量決定。當裝載量一定時，球磨機以不同轉速回轉時，筒體內(nèi)的磨介可能出現(xiàn)三種基本運動狀態(tài)。,,,,,,,,,,,,,,,（a）瀉落狀態(tài)；（b）拋落狀態(tài)；

25、（c）離心狀態(tài)圖3.31 磨介的運動狀態(tài),,,,,,,,,,,,,,,,3.2.2 細磨設備,①溢型球磨機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.32 流溢型球磨機構造圖1－筒體；2－端蓋；3－大齒圈；4－軸承；5、6－襯板；7－給料器；8－給料管；9－排料管；10－人孔,,,,,,,,,,,,,,,,3.2.2 細磨設備,②格子型球磨機,,,,,,,,,,,,,,,圖3.33 格子型球磨機工作原理示意圖1－格子板；2－舉板,,,,

26、,,,,,,,,,,,,,3.2.2 細磨設備,,,,,,,,,,,,,,,圖3.34 格子型球磨機構造圖1－給料器；2－進料管；3－主軸承；4－端襯板；5－端蓋；6－筒體；7－筒體襯板；8－人孔；9－楔形壓條；10－中心襯板；11－排料格子板；12－大齒輪；13－端蓋；14－錐形體；15－楔鐵；16－聯(lián)軸節(jié)；17－電動機,,,,,,,,,,,,,,,,,3.2.2 細磨設備,③風力排料球磨機,,,,,,,,,,,,,,,圖3

27、.35 風力排料球磨機構造圖1－給料口；2－密封裝置；3－筒體；4－石棉墊；5－毛氈；6－端蓋；7－排料口,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.2.2 細磨設備,④給料器,,,,,,,,,,,,,,,（a）鼓式：1－殼體；2－蓋子；3－隔板,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（b）蝸式：1－勺子；2－勺頭,（c）聯(lián)合式：1－殼體；2－勺子；3－勺頭；4－蓋子圖3.36 給料器示意圖,,3.2.2 細磨設備,⒉ 棒磨機棒磨機

28、和溢流型球磨機結構基本類似，但是前者采用鋼棒作為細磨介質(zhì)。為了防止筒體旋轉時鋼棒歪斜而產(chǎn)生亂棒現(xiàn)象，棒磨機的錐形端蓋敷上襯板后，內(nèi)表面是平直的。鋼棒長度一般比筒體長度短20～50 mm。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.2.2 細磨設備,⒊ 礫磨機礫磨機是一種用礫石或卵石作細磨介質(zhì)的細磨設備，是古老的細磨設備之一。由于細磨機的生產(chǎn)率與細磨介質(zhì)的比重成正比，因此礫磨機的筒體尺寸要比相同生產(chǎn)率的球磨機大。同時，

29、其襯板一般要求能夠夾住細磨介質(zhì)，形成“自襯”，以減少襯板磨損，加強提升物料能力和固體廢物間的粉碎作用。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.2.2 細磨設備,⒋ 自磨機自磨機又稱無介質(zhì)磨機，分干磨與濕磨兩種。干式自磨機的物料粒度一般為300～400 mm，一次磨細到0.1 mm以下，粉碎比可達3000～4000，比球磨機等有介質(zhì)磨機大數(shù)十倍。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.3 低溫

30、破碎,3.3.1 低溫破碎原理和流程3.3.2 低溫破碎的應用,,,,,,,,,,,,,3.3.1 低溫破碎原理和流程,常溫破碎裝置噪聲大、振動強、產(chǎn)生粉塵多，此外還具有爆炸性、污染環(huán)境以及過量消耗動力等缺點。在選用不同類型的機械設備時，需要根據(jù)實際情況，通過多種方案的比較，盡量減少弊病，滿足處理的需要。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.3.1 低溫破碎原理和流程,將固體廢物如鋼絲膠管、汽車輪胎、塑料或

31、橡膠包覆電線電纜、廢家用電器等復合制品，先投入預冷裝置，然后進入浸沒冷卻裝置，橡膠、塑料等易冷脆物質(zhì)迅速發(fā)生脆化，最后送入高速沖擊破碎機破碎，使易脆物質(zhì)脫落粉碎。,,,,,,,,,,,,,,,圖3.37 低溫破碎工藝流程圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.3.2 低溫破碎的應用,⑴塑料低溫破碎①各種塑料的脆化點。②冷凍裝置。③采用僅具有拉伸、彎曲、壓縮作用力的簡單破碎機時，低溫破碎所需動力大于常溫破碎。④膜狀塑料難于低溫

32、破碎。⑤根據(jù)以上判斷，低溫破碎應選擇以沖擊力為主、拉力和剪切力為輔的破碎機合適。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.3.2 低溫破碎的應用,⑵金屬混合物的選擇性低溫破碎美國礦山局利用低溫破碎技術從有色金屬混合物、包覆電線等固體廢棄物中回收銅、鋁、鋅。多次試驗發(fā)現(xiàn)，對25～75 mm大小的混合金屬進行低溫破碎(－72℃，1 min)后，所得25 mm以下產(chǎn)物中可回收97％的銅，100％的鋁(不含鋅)；25 m

33、m以上產(chǎn)物中可回收2.8％的銅，100％的鋅(不含鋁)，說明低溫破碎能進行選擇性破碎分離。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.3.2 低溫破碎的應用,⑶廢輪胎低溫破碎圖3.38為廢輪胎低溫破碎裝置，廢輪胎置于傳送帶上，經(jīng)壓孔機壓孔之后進入冷卻裝置預冷，然后再進入浸沒冷凍槽冷凍。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1－傳送帶；2－壓孔機；3－冷凍裝置；4－浸沒冷凍槽；5－沖擊破碎機；6

34、－磁選機；7－錘式破碎機；8－粒度分選機圖3.38 汽車輪胎低溫破碎裝置,3.3.2 低溫破碎的應用,⑷廢棄電路板的低溫破碎低溫破碎技術也是破碎廢物電路板的有效方法，如德國Daimler-Benz Ulm研究中心的廢電路板機械處理工藝，在破碎階段用旋轉切刀將廢板切成2 cm×2 cm的碎塊，磁選后再用液氮冷卻，然后送入錘磨機碾壓成細小顆粒，從而達到好的解離效果。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Th