第三章 固体废物的预处理
一、名词解释：
1、破碎——破碎是指利用人力或机械等外力的作用，破坏固体废物质点间的内聚力和分子间作用力而使大块固体废物破碎成小块的过程。磨碎是指小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程。
2、低温破碎——低温破碎是利用常温下难以破碎的固体废物在低温时变脆的性能对其进行破碎的方法。
3、湿式破碎——湿式破碎是由从废纸中回收纸浆为目的发展起来的。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。
4、磁流体分选——磁流体分选是利用磁流体作为分选介质，在磁场或磁场和电场的联合作用下产生“加重”作用，按固废各种组分的磁性和密度的差异，或磁性、导电性和密度的差异，使不同组分分离。当固体废物中各组分间的磁性差异小而密度或导电性差异较大时，采用磁流体可以有效地进行分离。
二、简答题：
1、破碎的原理和目的是什么?
（1）破碎是指利用人力或机械等外力的作用，破坏固体废物质点间的内聚力和分子间作用力而使大块固体废物破碎成小块的过程。磨碎是指小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程。
（2）目的:
①使固体废物的容积减小，便于运输和贮存；
②为固体废物的分选提供所要求的入选粒度，以便有效地回收固体废物种某种成分；
③使固体废物的比表面积增加，提高焚烧、热分解、熔融等作业的稳定性和热效率； ④为固体废物的下一步加工做准备；
⑤用破碎后的生活垃圾进行填埋处置时，压实密度高而均匀，提高填埋场的利用效率； ⑥防止粗大、锋利的固体废物损坏分选、焚烧和热解等设备或炉膛。2、固体废物破碎的方法主要有哪些？
根据固体废物破碎时所使用的外力，可以将破碎分为机械能破碎和非机械能破碎两种。机械能破碎是利用破碎工具对固体废物施加外力而使其破碎，通常包括挤压、冲击、剪切、摩擦、撕拉等方式。非机械能破碎指利用电能、热能等非机械能的方式对固体废物进行破碎，如低温破碎、热力破碎、减压破碎、超声破碎等。用于实际生产的破碎设备通常是综合两种或者两种以上的破碎方法，对固体废物进行联合破碎，这样更能达到良好的破碎效果。
3、固体废物破碎机有哪几种类型？
（1）颚式破碎机
颚式破碎机是利用两颚板对物料的挤压和弯曲作用，粗碎和中碎各种硬度物料的破碎机械。它的破碎动作是间歇进行的。其具有结构简单、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，主要用于破碎强度及韧性高、腐蚀性强的废物。
（2）锤式破碎机
锤式破碎机是利用锤头的高速冲击作用，对物料进行中碎和细碎作业的破碎机械。固体废物自上部给料口给入机内，立即遭受高速旋转的锤子的打击、冲击、剪切、研磨等作用而被破碎。锤式破碎机具有破碎比大、排料粒度均匀、过碎物少、能耗低等优点。
（3）冲击式破碎机
冲击式破碎机是利用板锤的高速冲击和反击板的回弹作用，使物料受到反复冲击而破碎的机械。与锤式破碎机相比，冲击式破碎机的破碎比更大，并能更充分地利用整个转子的高速冲击能量。
（4）剪式破碎机
剪式破碎机是通过固定刀和可动刀之间的齿合作用，将固体废物切开或割裂成适宜的形状和尺寸，特别适合破碎低二氧化硅含量的松散物料。
（5）锟式破碎机
锟式破碎机是利用锟面面的摩擦力将物料咬入破碎区，使之承受挤压或劈裂而破碎的机械。当用于粗碎或需要增大破碎比时，常在锟面上作出牙齿或沟槽以增大劈裂作用。锟式破碎机的特点是能耗低，产品过度粉碎程度小，构造简单，工作可靠等，所以，锟式破碎机的应用十分广泛。其缺点是占地面积大，破碎比小，发展缓慢。
（6）球磨机
球磨机中筒体在电机的作用下产生回转时，研磨体受离心的作用，贴在筒体内壁与筒体一起回转上升，当物料被带到一定高度时，由于受到重力作用而被抛出，并以一定的速度降落，在此过程中，筒体内的物料受到钢球的冲击和研磨的双重作用而被粉碎，从而对筒体内底脚区内的物料产生冲击和研磨作用，使物料粉碎。
4、破碎比与破碎段之间有何内在联系？ （1） 在破碎过程中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值成为破碎比。破碎比表示
废物粒度在破碎过程中减少的倍数，也就是表征了废物被破碎的程度。破碎机的能量消耗和处理能力都与破碎比有关。 （2） 固体废物每经过一次破碎机或磨碎机成为一个破碎段。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，因此，如果条件允许的话，应尽量减少破碎段数。
（3）如若要求的破碎比不大，则一段破碎即可。但对有些固体废物的分选工艺，
例如浮选、磁选等，由于要求入料的粒度很细，破碎比很大，所以往往根据实际需要将将几台破碎机或磨碎机依次串联起来组成破碎流程。对固体废物进行多段破碎，其总破碎比等于各段破碎比的乘积。 5、浮选中常用哪些浮选药剂？其作用和特点是什么？ （1）捕收剂
作用：能够选择性的吸附在欲选的物质颗粒表面上，使其疏水性增强，提高可浮
性，并牢固地粘附在气泡上而上浮 特点：①捕收作用强，具有足够的活性；
②有较高的选择性，最好只对某一种物质颗粒具有捕收作用； ③易溶于水、无毒、无臭，成分稳定，不易变质； ④价廉易得 （2）起泡剂
作用：起泡剂是一种表面活性物质，主要作用在水-气界面上，使其界面张力
降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡末层。 特点；①用量少，能形成量多、分布均匀、大小适宜、韧性适当和黏度不大的气泡；
②有良好的流动性，适当的水溶性，无毒、无腐蚀性，便于使用；
③无捕收作用，对料浆的 pH 变化和料浆中的各种物质颗粒有较好的适应 性；
（3）调整剂
作用：主要是调整其他药剂（主要是捕收剂）与物质颗粒表面之间的作用。还可
调整料浆的性质，提高浮选过程的选择性 特点：①活化剂能促进捕收剂与欲选物质颗粒的作用，提高欲选物质颗粒可浮选
性的药剂；
②调整剂调整浆料的性质，使料浆对某些物质颗粒的浮选有利，而对另一些物质颗粒的浮选不利；
③抑制剂削弱非选物质颗粒与捕收剂之间的作用，抑制其可浮性，增大其与欲选物质颗粒之间的可浮性差异提高分选过程的选择性；
④分散与混凝剂调整料中细泥的分散，团聚与絮凝，以减小细泥对浮选的不利影响，改善和提高浮选效果。
三、论述题：
1、为什么要对固体废物进行破碎处理？怎样根据固体废物的性质选择破碎方法？怎样确定破碎比？选择破碎机时应综合考虑那些方面？为什么？
（1）破碎的目的
①使固体废物的容积减小，便于运输和贮存；
②为固体废物的分选提供所要求的入选粒度，以便有效地回收固体废物种某 种成分；
③使固体废物的比表面积增加，提高焚烧、热分解、熔融等作业的稳定性和热效率； ④为固体废物的下一步加工做准备；
⑤用破碎后的生活垃圾进行填埋处置时，压实密度高而均匀，提高填埋场的利用效率； （2）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。对坚硬废物应采用挤压破碎和冲击破碎；对韧性废物应采用剪切破碎和冲击破碎或剪切破碎或碎，对脆性废物则采用劈碎，冲击破碎较好。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。
（3）在破碎过程中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值成为破碎比。破碎比表示废物粒度在破碎过程中减小的倍数。即表征废物被破碎的程度。破碎机的能量消耗和处理能都与破碎比有关。
（4）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。
选择破碎机类型时，必须综合考虑下列因素： ①需要的破碎能力；
②固体废物的性质（如破碎特性、硬度、密度、形状、含水率等）； ③对破碎产品粒径大小、粒度组成、形状的要求； ④供料方式；
⑤安装操作场所情况等。2、什么是低温破碎？其优点和主要应用是什么？
低温破碎是利用常温下难以破碎的固体废物在低温时变脆的性能对其进行破碎的方法。同时，还可以根据不同物质的脆化温度的差异进行选择性的破碎。低温破碎通常采用液氮作为制冷剂，因为液氮具有制冷温度低、无毒、无爆炸危险的优点。但由于成本较高，所以地问破碎通常仅用于常温下破碎较困难得废物，如橡胶和塑料等。
低温破碎相对于常温破碎的优点在于;①对于含有复合材质的物料，可以进行有效得破碎分离；②同一种材质在破碎后粒度均匀，尺寸大体一致，形状好，便于分离；③动力消耗较低，噪声水平和振动水平也有所降低；④对于极难破碎并且塑性极高的氟塑料废物，采用液氮低温破碎，可以获得碎快和粉末；⑤破碎成品的形状适合于进一步的处理。
目前，由于破碎成本和技术的限制，低温破碎的应用并不普遍，主要有几个方面：①从有色金属混合物、废轮胎、包覆电线中回收铜、铝、锌等金属；②塑料的低温破碎；③橡胶轮胎的破碎。3、什么是湿式破碎？其优点和主要应用是什么？
湿式破碎是由从废纸中回收纸浆为目的发展起来的。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。
湿式破碎的优点；
①使含纸垃圾变成均质浆状物，可按流体处理； ②不孳生蚊蝇、无恶臭、卫生条件好； ③噪声低、无发热、爆炸、粉尘等危害；
④脱水后的有机残渣其质量、粒度大小、水分等变化都小； ⑤适用于回收垃圾中的纸类、玻璃及金属材料等。
湿式破碎可广泛应用于处理化学物质、纸浆、矿物等，也适用于回收垃圾中的纸类、玻璃、金属材料等。
4、固体废物分选从分选原理上分为几大类，在工程上如何合理选择应用？简述人工分选与城市垃圾的人工分类收集在固体废物处理中的意义。
（1）固体废物的分选简称废物分选，目的是将其中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物料分离出来。废物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选的。可分为筛分、重力分选、磁力分选、电力分选、光电分选、摩擦及弹性分选，以及浮选等。 （2）筛分是利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上，从而使物料分成不同的等级；
重力分选是根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中受到重力、介质动力和机械力的作用，使颗粒群产生松散分层和迁移分离，从而得到不同密度产品的分选过程；
磁力分选是利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的一种处理方法；
电力分选是利用固体废物中各种组分在高压电场中电性的差异而实现分选的一种方法；
浮选是在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通入空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮与料浆表面成为泡末层，然后刮出回收，不浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃；
摩擦与弹跳分选是根据固体废物中各组分的摩擦系数和碰撞系数的差异，在斜面上运动与斜面碰撞弹跳时，产生不同的运动速度和弹跳轨迹而实现彼此分离的一种处理方法。
（3）人工分选与城市垃圾的人工分类收集，降低了垃圾中塑料、纸张、金属等的回收价格，增加了可用于堆肥的有机物资源化价值，同时避免大量有害物质如干电池、废油等进入垃圾，减少了垃圾无害化处理的难度；分类收集是实现生活垃圾减量化、资源化、无害化目标的有效途径，世界发达国家把垃圾中的可以再利用的部分看作是一种资源。分类收集以后，同一类垃圾成分比较单一，性