第三章 固体废物破碎,Crushing of Solid Waste,本章重点,【概念】 破碎比、 破碎段、低温破碎 【理论和方法】 破碎的基本理论； 破碎方法及工艺,一、破碎的目的 定义：通过外力克服固废破坏物体点间内聚力使大块分裂为小块即破碎，进一步分裂为细粉即磨碎。 目的意义：有利于三化处理 固体废物经破碎之后，尺寸减小，粒度均匀， 有助于固体废物的焚烧、堆肥和资源化利用处理； 固体废物经破碎之后，体积减小，容重和密实 性增加，便于运输、压缩、贮存和高密度填埋及土地 还原利用等； 固体废物经破碎之后，有助于不同组分单体分 选与回收利用。,第一节 破碎的基础理论,二、固体废物的机械强度和破碎方法,机械强度的概念 固体废物的机械强度是指固体废物抗破碎的阻力。通常用静载下测定的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度来表示。 抗压强度抗剪强度抗弯强度抗拉强度。 机械强度的表征 (1) 抗压强度 一般以固体废物 的抗压强度为标准来衡量。 抗压强度250MPa坚硬固体废物； 40-250MPa中硬固体 废物； 40MPa软固体废物。,表3-1 各种硬度物料的分类,机械强度的表征 (2) 莫式硬度 在实际工程中，鉴于固体废物的硬度在一定程度上反映被破碎的难易程度，因而可以用 废物的硬度表示其可碎性。 矿物的硬度可按莫式硬度分为十级，其硬度从小到大排列如下：(1)滑膏：(2)石 膏 ：(3)方解石；(4)萤石；(5)灰石；(6)长石：(7)石英：(8)黄玉石；(9)刚玉；(10)金刚石 。各种固体废物的硬度可通过与这些矿物相比较来确定。,(一)固体废物的机械强度,影响破碎 效果因素,韧性,解理,硬度,结构缺陷,莫氏硬度：十级,极完全、 完全、 中等、 不完全、 极不完全,脆性 柔性 延展性 挠性 弹性等,细块物料机构缺陷少，难磨； 粗块多，易碎,(二)破碎方法,图3-1 机械能破碎方法,破碎方法的选择 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。 坚硬物 挤压破碎和冲击破碎十分有效； 脆性废物 劈碎、冲击破碎为宜。 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。 注：物料的破碎难易程度不单与物质的机械强度有关 ，还与物质的韧性，即断裂前的变形能力有关。,1、破碎比 1）定义：指破碎过程中原废物粒度与破碎产物粒度比值，即废物粒度在破碎过程中减少的倍数与破碎机能量消耗和处理能力有关。 2）计算方法 极限破碎比：即破碎前最大粒度与破碎后最大粒度的比值所的到的破碎比，即：I=Dmax/dmax。 真实破碎比：即破碎前平均粒度与破碎后平均粒度的比值所得到的破碎比，即：I=Dcp/dcp。 一般破碎机的真实破碎比在330之间，磨碎机真实破碎比可达40400以上。,三、破碎比、破碎段与破碎流程,2、破碎段 固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破 碎段。 若要求破碎比不大，一段破碎即 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，如要求的入选粒度很细，破碎比很大，需要几台 破碎机串联，或根据需要把破碎机和磨碎机依次串联。 对固体废物进行多次(段)破碎，其总破碎比等于各段破碎比(i 1，i2，in)的乘积。 破碎段数是决定破碎工艺流程的基本指标，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，破碎流程就越复杂，工程投资相应增加。,根据固体废物的性质、粒度大小，要求的破 碎比和破碎机的类型，每段破碎流程可以有不同 的组合方式。 单纯破碎工艺：简单、操控方便、占地少等优 点，但只适用于对破碎产品粒度要求不高的场合； 带预筛分破碎工艺：相对减少了进入破碎机的 总给料量，有利于节能； 带检查筛分破碎工艺：可获得全部符合粒度要求 的产品； 带预筛分和检查筛分破碎工艺,3、破碎流程,粒径：固体废物颗粒大小通常经粒径（particle size）表示，用筛网孔径来衡量，又称粒度。 粒径大小表示方法：筛孔直径或筛网数目，其中筛目是lin（25.4mm）长度上的筛孔数，简称为“目”。 粒度分布表示法：有累积曲线法和频度曲线法两种。 累积曲线法（Accumulative curve）：是以比某一粒径大或小的颗粒量占总颗粒量的百分率（R）对应于该粒径所作的曲线，是一条连续曲线。 频度曲线(Frequency curve)：是以某一粒径范围内 的颗粒量（W）占颗粒总量（W）的百分率与粒径间 隔（D）的比值对应于各自粒径范围所得到的曲线， 为不连续的直方图。,4、破碎产物的特性表示法,第二节 破碎机,选择破碎机类型时，必须综合考虑下列因素： 1）所需要的破碎能力； 2）固体废物的性质 (如破碎对形状、硬度、密 度、形状、含水率等)和颗粒的大小； 3）对破碎产品粒径大小、粒度分布、形状上的要 求； 4）供料方式： 5）安装操作场所情况等。,颚式破碎机及鄂板实物图,颚式破碎机“吃硬不吃软”,一、颚式破碎机,颚式破碎的特点及应用,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，适用于坚硬和中硬物料的破碎。 例如，煤矸石作为沸腾炉燃料，制 砖和水泥原料时的破碎等。既可用于粗碎，也可用于中、细碎。,二、锤式破碎机,锤式破碎机及锤子实物图,二、锤式和冲击式破碎机,工作原理是固体废物自上部给料口给入机内，立 即遭受高速旋转的锤于的打击、冲击、剪切、研磨 等作用而被破碎。 锤子以铰链方式装在各圆盘之间的销轴上。电动 机带动主轴、圆盘、销轴及锤子一起以高速旋转。这 些一起旋转的部件合称为转子。 在转子的下部设有筛板，破碎物科中小于筛孔尺 寸的细粒通过筛板排出；大于筛孔尺寸的细粒被阻留 在筛板上并继续受到锤于的打击。,锤式破碎的特点及应用,锤式破碎机以高速旋转(约1000rmin)，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。锤子通常由高锰钢或其他的合金钢制成，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、撕拉等作用而将其破碎。 锤式破碎机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、纤维结构物质、石棉水泥废料，及废家电、废汽车等。,冲击式破碎机,冲击式破碎机,冲击式破碎机大多是旋转式的，都是利 用冲击作用进行破碎，这与锤式破碎机很相 似。但设有冲击板，物料被多次破碎，效率 更高。 冲击式破碎机具有破碎比大、适应性 强、构造简单、外形尺寸小、操作方便、易 于维护等特点。适用于破碎中等硬度、软 质、脆性、韧性以及纤维状等多种固体废 物。,图3-14 往复剪切式破碎机,三、剪切式破碎机,工作原理是通过固定刀和可动刀(往复式刀 或旋转式刀)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。 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(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，破碎不能充分进行。 适合范围：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、轮胎及其他的不可破碎物，这样可有效地确 保系统正常运行。,图3-7 齿辊破碎机,四、辊式破碎机,工作原理：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。光辊破碎机的辊子表面光滑，主要作用为挤 压与研磨、可用于硬度较大的固体废物的中碎与细碎。 而齿辊破碎机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废物，如堆肥物料的破 碎。 辊式破碎机的特点是能耗低，构造简单，工 作可靠等。 但其运行时间长，破碎效果不如锤式 破碎等高速破碎设备。,五、球磨机,球磨机具有很高的破碎效率（破碎比可 达400），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应用。 球磨机工作原理：筒体内装有钢球和被磨 物料，其装入量为筒体有效容积的25-50。 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，由于自身重力的作用使得钢球和 物料产生自由泻落和抛落，从而对筒体内底脚区 的物料产生冲击和研磨作用，物料粒径达到要求 后，由风机抽出。,适用范围：球磨机适用于可资源化程度 较高的固体废物。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 造出粉末，增加物料比表面积，加速物料后 处理化学反应的速度。,第三节 其它破碎方法,一、低温破碎 二、湿式破碎 三、半湿式破碎 四、超声破碎,一、低温破碎,1、原理 利用固体废物低温变脆的性能而有效地破碎 或着利用不同的物质脆化温度的差异进行选择性 破碎，即所谓低温 破碎技术。 该技术适用于常温难破碎的废物，如橡胶和 塑料。,2、低温破碎的工艺流程,致冷剂：液 氮（致冷温 度低、无 毒、无爆炸 危险，但能 耗大）,3、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：各种塑料的脆化点聚氯乙烯为-5 -20、聚乙烯 为-95 -135、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收铜、铝及锌的低温破碎 汽车轮胎（废橡胶）的低温破碎,二、湿式破碎,1、湿式破碎原理 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剧烈搅拌和破碎 成为浆液的过程，从而可以回收垃圾中的纸 纤维。这种使含纸垃圾浆液化的特制破碎机 称为湿式破碎机。,2、纸类垃圾的湿式破碎流程,3、湿式破碎的特点,湿式破碎具有以下优点： 使含纸垃圾变成均质浆状物，可按流体处理； 不孽生蛟蝇 、无恶臭、卫生条件好； 噪声低、无发热、爆炸、粉尘等危害； 适用于回收垃圾中的纸 类、玻璃及金属材料等。,三、半湿式选择性破碎分选,1、工作原理 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 择性破碎和筛分两种功能的装置实现，称之 为半湿式破碎分选机。,2、半湿式选择性破碎分选设备 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。,3、半湿式选择性破碎分选的特点,半湿式选择性破碎分选具有以下特点： 能使城市垃圾在一台设备中同时进行破碎和分 选作业； 可有效地回收垃圾中的有用物质。从第组产物中可得到纯度为80的堆肥原料 厨房垃圾；从第组产物中可回收纯度为8595的纸类；从第组产物中可得纯度 为95的塑料类，回收废铁纯度达98； 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。,四、超声破碎,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，液体中产生撕裂的力，并形成真空的气 泡，产生空化。 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，这就是所谓的空化效应。,