03讲义固体废物的破碎与细磨.docx

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03讲义固体废物的破碎与细磨

第三学习单元

第三学习单元（6课时）：

固体废物的破碎和细磨

3.1固体废物的破碎，破碎、机械强度、机械能破碎方法

3.2固体废物的细磨，细磨的原理与方法、细磨设备

3.3固体废物的低温破碎

本学习单元的重点和难点：

固体废物的破碎方法及设备

固体废物低温破碎的原理及方法

3.1固体废物的破碎

3.1.1导言

1、为什么要学习本单元？

让大家了解破碎的定义与目的、固体废物的机械强度的概念和破碎方法、破碎方法的选择、破碎产物的特性表示法、细磨原理和方法。

2、本单元学习内容

破碎的定义、目的，机械强度的概念、机械能破碎方法、破碎方法的选择，破碎比、破碎段、破碎流程、破碎产物的特性表示法，破碎机械、细磨的概念、原理和方法，低温破碎、湿式破碎。

3、学习目标

掌握破碎的定义与机械强度的概念，了解破碎机的类型和特点；掌握固体废物破碎的基础理论；了解固体废物破碎的基本方法。

3.1.2破碎的基础理论

1、破碎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。

2、破碎的目的和意义

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。

3、固体废物的机械强度和破碎方法

（1）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。

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。

（2）固体废物的机械强度

机械强度的表征-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：

滑膏、石膏、方解石、萤石、灰石、长石、石英、黄玉石、刚玉、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。

4、机械能破碎方法

5、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。

破碎比、破碎段与破碎流程

（1）破碎比：

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。

计算方法：

有两种表示方法。

（1）用废物破碎前的最大粒度（Dmax）与破碎后的最大粒度（dmax）

的比值来确定破碎比（i）。

max

max

该法确定的破碎比称为极限破碎比，在工程设计中常被采用。

根据最大物料直径来选择破碎机给料口的宽度。

（2）用废物破碎前的平均粒度（Dcp）与破碎后的平均粒度（dcp）的比值来确定破碎比（i）。

Dcp

idcp

该法确定的破碎比称为真实破碎比，能较真实的反映破碎程度，在科研和理论研究中常被采用。

（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（i1，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。

（3）破碎流程

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。

6、破碎产物的特性表示法

粒径：

固体废物颗粒大小通常经粒径（particlesize）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（Accumulativecurve）：

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（Frequencycurve）：

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。

7、破碎机械

鄂式破碎机

锤式破碎机

冲击式破碎机

剪切式破碎机

辊式破碎机

粉磨

学完以上内容，你应该对破碎的定义、目的和意义，固体废物机械强度、机械能破碎方法、破碎比、破碎段与破碎流程，破碎产物的特性表示法，破碎机械有所了解与掌握。

3.2固体废物的细磨

3.2.1细磨的原理和方法

（1）细磨的概念

细磨是固体废物破碎过程的后续，在固体废物处理与资源化中得到广泛的应用

2）细磨的目的、原理与方法

通常细磨有三个目的：

对废物进行最后一段粉碎，其中各种成分单体分离，为下一步分选创造条件；对多种废料原料进行粉磨，同时起到把它们混合均匀的作用；制造废物粉末，增加物料比表面积，加速物料化学反应的速率。

因此，它既是固体废物分选前的准备工序，也是固体废物资源化利用的重要组成部分。

例如：

用煤矸石生产水泥、砖瓦、矸石棉、化肥和提取化工原料等，用钢渣生产水泥、砖瓦、化肥、溶剂以及对垃圾堆肥深加工等过程都离不开细磨工序。

3.2.2细磨设备

细磨机对垃圾的破碎程度远远超过破碎过程。

细磨程序通常在内装有磨矿介质的磨机中进行。

在工业上应用的细磨设备类型很多。

如：

1、球磨机

圆筒形球磨机在细磨中应用最为广泛。

它由圆柱形筒体、筒体两端端盖、中空轴颈、端盖轴承和传动大齿轮等主要部件组成。

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25%～50%。

筒体内壁设有衬板，它同时启到防止筒体磨损和提升钢球的作用。

筒体两端的中空轴颈有两个作用：

一是起到支撑的作用，使球磨机全部重量经中空轴颈传给轴承和机座；二是起给料和排料的漏斗作用。

2、棒磨机

棒磨机以钢棒作为细磨介质。

为了防止筒体旋转时钢棒歪斜而产生乱棒现象，棒磨机的锥形端盖敷上衬板后内表面是平直的。

钢棒长度一般比筒体长度短20～50mm。

棒磨机的钢棒是通过“线接触”产生的压碎和研磨作用来粉碎固废，因此具有选择性的破碎作用，更减少了固体废物的过粉碎。

其产品粒度均匀，钢棒消耗量低，它一般用于第一段的粗磨。

在钨、锡或其他的稀有金属矿的重选厂或磁选厂从尾矿中回收其金属时，为了防止固废中的金属过粉碎，常采用棒磨机。

3、砾磨机

砾磨机是一种用砾石或卵石作为细磨介质的细磨设备，是古老的细磨设备之一。

由于细磨机的生产率和细磨介质的密度成正比，因此砾磨机的筒体尺寸要比相同生产率的球磨机大。

同时，其衬板一般要求能够夹住细磨介质形成“自衬”，以减少衬板磨损，加强提升物料的能力和固体废物间的粉碎作用。

因此，采用网状衬板和梯形衬板或者两者的组合。

使用砾磨机时，转速一般比球磨机高，常为临介转速的85%～90%，料浆浓度一般比球磨机低5%～10%。

砾磨机的单位处理能耗小、生产费用低、节省金属材料、能避免金属对物料的污染等特点，适用于对产品有某些特殊要求的场合。

4、自磨机

若以自身废物作为介质，就被称为自磨机，自磨机中再加入适量的钢球，就构成了所谓的半自磨机。

自磨机又称为无介质磨机，分为干磨和湿磨两种。

干式自磨机的物料粒度一般为300～400mm，一次磨细到0.1mm以下，粉碎比可达3000～4000，比球磨机等有介质磨机大数十倍。

5、细磨的程序

细磨的程序以湿式细磨为主，但对于缺水地区和某些忌水工艺过程，如水泥厂生产过程、干法选矿过程则采用干式细磨。

学完以上内容，你应该对细磨的概念、原理与方法，细磨设备如：

球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨机，以及细磨的程序有所了解。

3.3固体废物的低温破碎与湿式破碎

3.3.1低温破碎

1、低温破碎的概念

对于在常温下难以破碎的固体废物，可以利用其低温变脆的性能而有效的破碎，也可以利用不同的物质脆化温度的差异进行选择性的破碎，即所谓低温破碎技术。

2、低温破碎的特点

低温破碎装置噪声大、振动强、产生粉尘多，此外还具有爆

炸性、污染环境以及过量消耗动力等缺点。

在选用不同类型的机械设备时，需要根据实际情况，通过多种方案是比较尽量减少弊病，满足处理的要求。

3、低温破碎的应用一些特殊的固体废物如汽车轮胎、包覆电线等在常温下很难

被破碎，但是它们有个共同是特性，就是在低温时很容易变脆，如果利用这个特性提供低温环境，就可以有效地对其进行选择性破碎。

4、低温破碎的优缺点

低温破碎通常需要配置制冷系统，液氮作为制冷剂，液氮具有制冷温度低、无毒、无爆炸危险等优点。

然而，由于制备液氮需耗用大量能源，且需要量较大，造成费用昂贵。

3.3.2其它破碎技术湿式破碎湿式破碎是为了回收城市垃圾中的大量的纸类为目的而发展起来的，是基于纸类在水力作用下发生浆化，因而可将废物处理与制浆造纸结合起来。

学完以上内容，你应该对低温破碎的概念、特点、应用、优缺点以及湿式破碎有所了解。

3.4本学习周内容小结

3.5思考题

1.机械强度

2.破碎比

3.细磨

4.低温破碎

5.湿式破碎

6.破碎处理的目的和意义