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1、固体废物的处理与处置固体废物的处理与处置3.固体废物的破碎固体废物的破碎1教教 学学 要要 求求l教学目的：使学生了解破碎的基础理论：掌握固体废教学目的：使学生了解破碎的基础理论：掌握固体废物破碎常用设备的主要技术性能和适用范围。物破碎常用设备的主要技术性能和适用范围。l教学重点和难点：固体废物破碎常用设备的主要技术教学重点和难点：固体废物破碎常用设备的主要技术性能和适用范围。性能和适用范围。本章内容本章内容u破碎的基本理论破碎的基本理论u破碎设备及其特点破碎设备及其特点u特殊固体废物的破碎方法特殊固体废物的破碎方法23.1破碎的理论基础破碎的理论基础l复杂且不均匀、体积庞大是固体废物的特点。
2、在许多情况下，复杂且不均匀、体积庞大是固体废物的特点。在许多情况下，减小最大颗粒尺寸对处理系统的可靠性都极为重要的。减小最大颗粒尺寸对处理系统的可靠性都极为重要的。l破碎破碎（Crushing）：）：用外力克服固体废物质点间的内聚力而用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程。使大块固体废物分裂成小块的过程。l经破碎处理后，固体废物的性质改变，消除其中的较大空隙，经破碎处理后，固体废物的性质改变，消除其中的较大空隙，使物料整体密度增加，并达到废物混合体更为均一的颗粒使物料整体密度增加，并达到废物混合体更为均一的颗粒尺寸分布。尺寸分布。3固体废物破碎的目的固体废物破碎的目的
3、固体废物破碎的目的固体废物破碎的目的使固体废物的容积减小使固体废物的容积减小，便于运输和贮存。，便于运输和贮存。为固体废物的分选提供所要求的入选粒度为固体废物的分选提供所要求的入选粒度，以便有效地，以便有效地回收固体废物中的某种成分。回收固体废物中的某种成分。使固体废物的比表面积增加使固体废物的比表面积增加，提高焚烧、热分解、熔融，提高焚烧、热分解、熔融等作业的稳定性和热效率。等作业的稳定性和热效率。为固体废物的下一步加工作准备为固体废物的下一步加工作准备，例如，煤矸石的制砖、，例如，煤矸石的制砖、制水泥等，都要求把煤石破碎和磨碎到一定粒度以下，制水泥等，都要求把煤石破碎和磨碎到一定粒度以下，
4、以便进一步加工制备使用。以便进一步加工制备使用。先破碎再压实能提高压实效率先破碎再压实能提高压实效率，例如，对破碎后的生活，例如，对破碎后的生活垃圾进行填埋处置时，压实密度高而均匀，可以加快复垃圾进行填埋处置时，压实密度高而均匀，可以加快复土还原。土还原。保护设备保护设备，防止粗大、锋利的固体废物损坏分选、焚烧，防止粗大、锋利的固体废物损坏分选、焚烧和热解等设备。和热解等设备。4莫氏硬度（十级）莫氏硬度（十级）（1 1）滑石）滑石 （6 6）长石）长石（2 2）石膏）石膏 （7 7）石英）石英（3 3）方解石）方解石 （8 8）黄玉石）黄玉石（4 4）萤石）萤石 （9 9）刚玉）刚玉（5 5）
5、磷灰石）磷灰石 （1010）金刚石）金刚石67破碎方法破碎方法破碎方法破碎方法l机械能破碎机械能破碎是利用破碎工具是利用破碎工具(如破碎机的齿板、锤子、如破碎机的齿板、锤子、球磨机的钢球等球磨机的钢球等)对固体废物施力对固体废物施力而将其破碎的。而将其破碎的。l非机械能破碎非机械能破碎是利用电能、热能等对固体废物进行破是利用电能、热能等对固体废物进行破碎的新方法，如低温破碎的新方法，如低温破碎、热力破碎、减压破碎及超碎、热力破碎、减压破碎及超声破碎等。声破碎等。l目前广泛应用的是目前广泛应用的是机械能破碎，主要有压碎、劈碎、机械能破碎，主要有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎折断、磨碎和冲击破碎
6、等方法。等方法。8破碎方法的选择破碎方法的选择破碎方法的选择破碎方法的选择l选择破碎方法时，需视固体废物的机械强度，特别是废物的选择破碎方法时，需视固体废物的机械强度，特别是废物的硬度而定。硬度而定。对坚硬物采用对坚硬物采用挤压破碎和冲击破碎十分有效；挤压破碎和冲击破碎十分有效；对对脆性废物则采用脆性废物则采用劈碎、冲击破碎为宜。劈碎、冲击破碎为宜。l一般破碎机都是由两种或两种以上的破碎方法联合作用对固一般破碎机都是由两种或两种以上的破碎方法联合作用对固体废物进行破碎的，例如压碎和折断、冲击破碎和磨碎等。体废物进行破碎的，例如压碎和折断、冲击破碎和磨碎等。注：注：物料的破碎难易程度不单与物质的
7、机械强度有关物料的破碎难易程度不单与物质的机械强度有关，还与，还与物质的韧性，即断裂前的变形能力有关。物质的韧性，即断裂前的变形能力有关。10破碎比破碎比破碎比破碎比在破碎过程中，原废物粒度与破碎后产物粒度的比在破碎过程中，原废物粒度与破碎后产物粒度的比值称为值称为破碎比破碎比。破碎比表示废物粒度在破碎比表示废物粒度在破碎过程中减小的倍数，破碎过程中减小的倍数，即表示废物被破碎的程度。破碎机的能量消耗和处理即表示废物被破碎的程度。破碎机的能量消耗和处理能力都与破碎有关。能力都与破碎有关。11l固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎段破碎段，若，若要
8、求破碎比不大，一段破碎即要求破碎比不大，一段破碎即可满足。但对固体废物的分可满足。但对固体废物的分选，例如，浮选、磁选、电选等工艺来说，由于要求的入选，例如，浮选、磁选、电选等工艺来说，由于要求的入选粒度很细，破碎比很大，往往需要把几台破碎机依次串选粒度很细，破碎比很大，往往需要把几台破碎机依次串联，或根据需要把破碎机和磨碎机依次串联。联，或根据需要把破碎机和磨碎机依次串联。l对固体废物进行多次对固体废物进行多次(段段)破碎，其总破碎比等于各段破碎破碎，其总破碎比等于各段破碎比比(i1，i2，in)的乘积。的乘积。l破碎段数是决定破碎工艺流程的基本指标，它主要决定破破碎段数是决定破碎工艺流程的
9、基本指标，它主要决定破碎废物的原始粒度和最终粒度。破碎段数越多，破碎流程碎废物的原始粒度和最终粒度。破碎段数越多，破碎流程就越复杂，工程投资相应增加。就越复杂，工程投资相应增加。破碎段破碎段破碎段破碎段13破碎与筛分工艺的组合破碎与筛分工艺的组合153.2破碎设备破碎设备选择破碎机类型时，必须综合考虑下列因素：选择破碎机类型时，必须综合考虑下列因素：所需要的破碎能力；所需要的破碎能力；固体废物的性质固体废物的性质(如破碎对形状、硬度、密度、形状、如破碎对形状、硬度、密度、形状、含水率等含水率等)和颗粒的大小；和颗粒的大小；对破碎产品粒径大小、粒度分布、形状上的要求；对破碎产品粒径大小、粒度分布
10、、形状上的要求；供料方式：供料方式：安装操作场所情况等。安装操作场所情况等。1618(二二)复杂摆动颚式破碎机复杂摆动颚式破碎机l复杂摆动颚式破碎机复杂摆动颚式破碎机与简单摆动颚式与简单摆动颚式破碎机的区别是少了破碎机的区别是少了一根动颚悬挂的心轴，动颚与连杆合为一个部件，没有垂一根动颚悬挂的心轴，动颚与连杆合为一个部件，没有垂直连杆。可见，复杂摆动领式破碎机构造简单。但动颚的直连杆。可见，复杂摆动领式破碎机构造简单。但动颚的运动却较简单摆动颚式破碎机复杂，动颚在水平方向有摆运动却较简单摆动颚式破碎机复杂，动颚在水平方向有摆动，同时在垂直方向也有运动，是一种复杂运动。动，同时在垂直方向也有运动
11、，是一种复杂运动。l复杂摆动颚式破碎机的优点是破碎比大复杂摆动颚式破碎机的优点是破碎比大(一般可达一般可达4-8、简、简摆型只摆型只能达能达3-6)，规格相同时，复摆型比简摆型破碎能力，规格相同时，复摆型比简摆型破碎能力高高20-30。但动颚垂直行程长，磨损加剧。但动颚垂直行程长，磨损加剧。1920颚式破碎机及鄂板实物图颚式破碎机及鄂板实物图21颚式破碎的特点及应用颚式破碎的特点及应用l颚式破碎机具有结构简单、坚固、维护方便、高度小、颚式破碎机具有结构简单、坚固、维护方便、高度小、工作可靠等特点。在固体废物破碎处理中，适用于工作可靠等特点。在固体废物破碎处理中，适用于坚坚硬和中硬硬和中硬物料的
12、破碎物料的破碎。（。（“吃硬不吃软吃硬不吃软”）l例如，煤矸石作为沸腾炉燃料，制例如，煤矸石作为沸腾炉燃料，制砖和水泥原料时的砖和水泥原料时的破碎等。既可用于粗碎，也可用于中、细碎。破碎等。既可用于粗碎，也可用于中、细碎。2224锤式破碎机及锤子实物图锤式破碎机及锤子实物图25锤式破碎的特点及应用锤式破碎的特点及应用l锤式破碎机以高速度旋转锤式破碎机以高速度旋转(约约1000rmin)，锤子、内壁、，锤子、内壁、筛子都有很大的磨损，其中尤以锤子前端磨损最为严重。筛子都有很大的磨损，其中尤以锤子前端磨损最为严重。锤子通常由高锰钢或其他的合金钢制成，并且有各种形式。锤子通常由高锰钢或其他的合金钢制
13、成，并且有各种形式。若将锤子制成钩形，则也可对金属切屑类物质施加剪切、若将锤子制成钩形，则也可对金属切屑类物质施加剪切、撕拉等作用而将其破碎。撕拉等作用而将其破碎。l锤式破碎饥主要用于破碎中等硬度且腐蚀性弱、体积较大锤式破碎饥主要用于破碎中等硬度且腐蚀性弱、体积较大的固体废物，还可用于破碎含水分及各油质的有机物、纤的固体废物，还可用于破碎含水分及各油质的有机物、纤维结构物质、石棉水泥废料，及废家电、废汽车等。维结构物质、石棉水泥废料，及废家电、废汽车等。2628剪切式破碎机剪切式破碎机l剪切式破碎机剪切式破碎机是通过固定刀和可动刀是通过固定刀和可动刀(往复式刀或旋转式刀往复式刀或旋转式刀)之间
14、的啮合作用，将固体废物切开或割裂适宜的形状和尺之间的啮合作用，将固体废物切开或割裂适宜的形状和尺寸。寸。l不管物料是软的还是硬的，有无弹性，破碎总是发生在切不管物料是软的还是硬的，有无弹性，破碎总是发生在切割边之间。刀片宽度或旋转剪切破碎饥的齿面宽度割边之间。刀片宽度或旋转剪切破碎饥的齿面宽度(约为约为0.1mm)决定了物料尺寸减小的程度。若物料附于刀片上时，决定了物料尺寸减小的程度。若物料附于刀片上时，破碎不能充分进行。破碎不能充分进行。l剪切式破碎机适合破碎松软但粘性不大的物料。在剪切破剪切式破碎机适合破碎松软但粘性不大的物料。在剪切破碎机运行前，人工去除坚硬的大块物体如金属块、轮胎及碎机
15、运行前，人工去除坚硬的大块物体如金属块、轮胎及其他的不可破碎物，这样可有效地确保系统正常运行。其他的不可破碎物，这样可有效地确保系统正常运行。29l辊式破碎机主要靠剪切和挤压作用。根据辊子的特点，可辊式破碎机主要靠剪切和挤压作用。根据辊子的特点，可将辊式破碎机分为光辊破碎机和齿辊破碎机。将辊式破碎机分为光辊破碎机和齿辊破碎机。光辊破碎机光辊破碎机的辊子表面光滑，主要作用为挤压与研磨、可用于硬度较的辊子表面光滑，主要作用为挤压与研磨、可用于硬度较大的固体废物的中碎与细碎。而大的固体废物的中碎与细碎。而齿辊破碎机齿辊破碎机辊子表面有破辊子表面有破碎齿牙，使其主要作用为劈裂，可用于脆性或粘性较大的碎
16、齿牙，使其主要作用为劈裂，可用于脆性或粘性较大的废物，如堆肥物料的破碎。废物，如堆肥物料的破碎。l辊式破碎机的特点是能耗低，构造简单，工作可靠等。辊式破碎机的特点是能耗低，构造简单，工作可靠等。但但其运行时间长，破碎效果不如锤式破碎等高速破碎设备。其运行时间长，破碎效果不如锤式破碎等高速破碎设备。辊式破碎机辊式破碎机3132球磨机球磨机 l球磨机具有很高的破碎效率（破碎比可达球磨机具有很高的破碎效率（破碎比可达400），通常是作），通常是作为多段破碎的最后一步，在工业废物处理中得到了广泛的为多段破碎的最后一步，在工业废物处理中得到了广泛的应用。应用。l球磨机球磨机由圆柱形筒体由圆柱形筒体1、筒
17、体两端端盖、筒体两端端盖2、端盖轴承、端盖轴承3和齿轮和齿轮4组成。在筒体内装有钢球和被磨物料，其装入量为筒体有组成。在筒体内装有钢球和被磨物料，其装入量为筒体有效容积的效容积的25-50。筒体内壁设有衬板，它同时起到防止。筒体内壁设有衬板，它同时起到防止简体磨损和提升钢球的作用。简体磨损和提升钢球的作用。l当筒体转动时，钢球和破碎物料在摩擦力、离心力和衬板当筒体转动时，钢球和破碎物料在摩擦力、离心力和衬板的共同作用下，被衬板带动提升，在升到一定高度后，由的共同作用下，被衬板带动提升，在升到一定高度后，由于自身重力的作用使得钢球和物料产生自由泻落和抛落，于自身重力的作用使得钢球和物料产生自由泻
18、落和抛落，从而对筒体内底脚区的物料产生冲击和研磨作用，物料粒从而对筒体内底脚区的物料产生冲击和研磨作用，物料粒径达到要求后由风机抽出。径达到要求后由风机抽出。3334磨介的运动状态磨介的运动状态l物料在球磨机中，随着其转速的增加，钢球抛落点也提高，物料在球磨机中，随着其转速的增加，钢球抛落点也提高，当速度增大到一定时，离心力大于钢球自身重力，此时铜当速度增大到一定时，离心力大于钢球自身重力，此时铜球即使升到顶点也不再落下，即达到临界速度。破碎的效球即使升到顶点也不再落下，即达到临界速度。破碎的效果反而不好。果反而不好。35球磨机的临界转速球磨机的临界转速36装球量的影响装球量的影响l装球量和被
19、磨物料总质量直接影响粉磨机的功率。装球少，装球量和被磨物料总质量直接影响粉磨机的功率。装球少，效率低，这点很明显；但装球多却不会提高效率，因为内效率低，这点很明显；但装球多却不会提高效率，因为内层球容易产生干扰，因而也会降低效率，所以必须按照实层球容易产生干扰，因而也会降低效率，所以必须按照实际要求来选择合理的装球量。际要求来选择合理的装球量。l球磨机适用于球磨机适用于可资源化程度较高可资源化程度较高的固体废物。通过对物料的固体废物。通过对物料的粉磨，起到使其各种活性成分混合均匀的作用；同时制的粉磨，起到使其各种活性成分混合均匀的作用；同时制造出粉末，增加物料比表面积，加速物料后处理化学反应造
20、出粉末，增加物料比表面积，加速物料后处理化学反应的速度。的速度。373-3其它破碎方法其它破碎方法l低温破碎l超声破碎l湿式破碎l半湿式破碎38低温破碎低温破碎l对于常温下难以破碎的固体废物如汽车轮胎、包覆电对于常温下难以破碎的固体废物如汽车轮胎、包覆电线、家用电器等，可利用其线、家用电器等，可利用其低温变低温变脆脆的性能而有效地的性能而有效地破碎。亦可利用不同的破碎。亦可利用不同的物质脆化温度的差异物质脆化温度的差异进行选择进行选择性破碎，即所谓低温性破碎，即所谓低温破碎技术。破碎技术。l低温破碎通常采用液氮作致冷剂。液氮具有致冷温度低温破碎通常采用液氮作致冷剂。液氮具有致冷温度低、无毒、无
21、爆炸危险等优点。但制备液氮需耗用大低、无毒、无爆炸危险等优点。但制备液氮需耗用大量能源，故低温破碎的对象仅限于常温难破碎的废物，量能源，故低温破碎的对象仅限于常温难破碎的废物，如橡胶和塑料。如橡胶和塑料。39低温破碎低温破碎的工艺流程的工艺流程40低温破碎的应用低温破碎的应用塑料低温破碎：对塑料低温破碎的研究结果表明：塑料低温破碎：对塑料低温破碎的研究结果表明：各种塑料的脆化点聚氯乙烯为各种塑料的脆化点聚氯乙烯为-5-20、聚乙烯、聚乙烯为为-95-135、聚丙烯为、聚丙烯为0-20从有色金属混合物、废轮胎、包覆电线等废物中回从有色金属混合物、废轮胎、包覆电线等废物中回收铜、铝及锌的低温破碎收
22、铜、铝及锌的低温破碎汽车轮胎（废橡胶）的低温破碎汽车轮胎（废橡胶）的低温破碎41超声破碎超声破碎l由于超声波与声波一样是一种疏密的振动波，在传播由于超声波与声波一样是一种疏密的振动波，在传播过程中，介质的压力作交替变化。在负压区域，液体过程中，介质的压力作交替变化。在负压区域，液体中产生撕裂的力，并形成真空的气泡，产生中产生撕裂的力，并形成真空的气泡，产生空化空化。l当声压达到一定值时，气泡迅速增长，在正压区域气当声压达到一定值时，气泡迅速增长，在正压区域气泡由于受到压力挤破灭、闭合。此时，液体间相互碰泡由于受到压力挤破灭、闭合。此时，液体间相互碰撞产生强大的冲击波。虽然位移、速度都非常小，但
23、撞产生强大的冲击波。虽然位移、速度都非常小，但加速度却非常大，局部压力可达几千个大气压，这就加速度却非常大，局部压力可达几千个大气压，这就是所谓的是所谓的空化效应空化效应。42湿式破碎湿式破碎l湿式破碎原理和设备湿式破碎原理和设备湿式破碎是利用特制的破碎机将投入机内的含纸湿式破碎是利用特制的破碎机将投入机内的含纸垃圾和大量水流一起水流一起剧烈搅拌垃圾和大量水流一起水流一起剧烈搅拌和破碎成为浆和破碎成为浆液的过程，从而可以回收垃圾中的纸纤维。这种使含液的过程，从而可以回收垃圾中的纸纤维。这种使含纸垃圾浆液化的特制破碎纸垃圾浆液化的特制破碎机称为湿式破碎机。机称为湿式破碎机。43纸类垃圾的湿式破碎
24、流程纸类垃圾的湿式破碎流程44湿式破碎的特点湿式破碎的特点l湿式破碎具有以下优点：湿式破碎具有以下优点：l使含纸垃圾变成均质浆状物，可按流体处理；使含纸垃圾变成均质浆状物，可按流体处理；l不孽生蛟蝇不孽生蛟蝇、无恶臭、卫生条件好；、无恶臭、卫生条件好；l噪声低、无发热、爆炸、粉尘等危害；噪声低、无发热、爆炸、粉尘等危害；l适用于回收垃圾中的纸适用于回收垃圾中的纸类、玻璃及金属材料等。类、玻璃及金属材料等。45半湿式选择性破碎分选半湿式选择性破碎分选l半湿式选择性破碎分选是利用城市垃圾中各种不同物质的半湿式选择性破碎分选是利用城市垃圾中各种不同物质的强度和脆性的差异，在一定湿强度和脆性的差异，在
25、一定湿度下破碎成不同粒度在碎块，度下破碎成不同粒度在碎块，然后通过不同筛孔加以分离的过程。该过程通过兼有选择然后通过不同筛孔加以分离的过程。该过程通过兼有选择性破碎和筛分两种功能的装置实现，称之为性破碎和筛分两种功能的装置实现，称之为半湿式破碎分半湿式破碎分选机选机。l垃圾进入后沿筛壁上升，而后在重力作用下抛落，同时被垃圾进入后沿筛壁上升，而后在重力作用下抛落，同时被反向旋转的破碎板撞击，易脆物质首先破碎，通过第一段反向旋转的破碎板撞击，易脆物质首先破碎，通过第一段筛网分离排出；剩余垃圾进入第二段，中等强度的纸类在筛网分离排出；剩余垃圾进入第二段，中等强度的纸类在水喷射下被破碎板破碎，又由第二
26、段筛网排出；最后剩余水喷射下被破碎板破碎，又由第二段筛网排出；最后剩余的垃圾由不设筛网的第三段排出，再进入后序分选装置。的垃圾由不设筛网的第三段排出，再进入后序分选装置。46城市垃圾的半湿式破碎城市垃圾的半湿式破碎47半湿式选择性破碎分选半湿式选择性破碎分选的特点的特点l半湿式选择性破碎分选具有以下特点：半湿式选择性破碎分选具有以下特点：l能使城市垃圾在一台设备中同时进行破碎和分能使城市垃圾在一台设备中同时进行破碎和分选作选作业；业；l可有效地回收垃圾中的有用物质。从第可有效地回收垃圾中的有用物质。从第组产物中组产物中可得到纯度为可得到纯度为80的堆肥原料的堆肥原料厨房垃圾；从第厨房垃圾；从第组产物中可回收纯度为组产物中可回收纯度为8595的纸类；从第的纸类；从第组产组产物中可得纯度物中可得纯度为为95的塑料类，回收废铁纯度达的塑料类，回收废铁纯度达98；l对进料的适应性好，易破碎的废物首先破碎并及时对进料的适应性好，易破碎的废物首先破碎并及时排出，不会产生过粉碎现象。排出，不会产生过粉碎现象。48