4.6 固体废弃物浮选解析
固体废物处理与处置(分选)
共振筛构造及工作原理图
1、上筛箱2、下机体3、传动装置4、共振弹簧5、板簧6、支撑弹簧
二、风选
又称气流分选，是最常用的一种按固体废物密度分 离固体废物中不同组分的重选方法。 （一）风选原理 风选，以空气为分选介质，气流将轻物料向上带 走或水平带向较远的地方，重物料沉降或抛出较近 距离。通常成为“竖向气流分选”和“水平气流分 选”。 实质上包含两个过程： 分离出具有低密度、空气阻力大的轻质部分（提 取物）和具有高密度、空气阻力小的重质部分（排 出物）； 再进一步将轻颗粒从气流中分离出来，常采用旋 流器（除尘）。
3、悬吸型磁选机 一般式除铁器：通过传送带将废物颗粒输送 穿过有较大梯度的磁场。为间断式工作，通 过切断电磁铁的电流排出铁物。 带式除铁器：连续工作式，铁物数量较多时 适用。
4、湿式永磁圆筒式磁选机 分为顺流型和逆流型两种形式，常用的为逆流型。 顺流型磁选机的给料方向和圆筒的旋转方向或磁 性产品的移动方向一致 。 逆流型则正好相反，主要适用于粒度小于0.6mm 的强磁性颗粒的回收及从钢铁冶炼排出的含铁尘泥 和氧化铁皮中回收铁。
（1）固体废物性质的影响：
a、粒度组成（易筛粒含量越高，筛分效率越高）；
b、含水率和含泥量（含水量小于5%且含泥质较少时， 影响不大，属干式筛分；含水量达5%~8% ，且颗粒粒 度较细又含泥质时，颗粒间以及颗粒与网丝间产生较大 凝聚力，堵塞筛孔，使筛分无法继续进行；含水量达 10%~14% 时，颗粒形成泥浆，凝聚力下降，颗粒团聚 体散成单体颗粒，筛分效率提高，属湿式筛分。） c、颗粒形状（球形最易，片状或条状颗粒，难通过圆形 或方形筛孔的筛子，但易通过长方形筛孔的筛子。）
3、振动筛 振动方向与筛面垂直或近似垂直，振动次数 600~3600r/min，振幅0.5~1.5mm。物料在 筛面上发生离析现象，密度大而粒度小的颗粒 穿过密度小而粒度大的颗粒间隙，进入下层到 达筛面，大大有利于筛分地进行。安装倾角一 般控制在8~40°之间。 （1）惯性振动筛 （2）共振筛
浮选在固体废物处理中的应用
浮选在固体废物处理中的应用摘要：本文主要介绍了浮选原理，浮选药剂和浮选的工艺流程，并对浮选的几种常规应用进行了简要的总结。
关键词：浮选，原理，工艺Abstract：In this study，the theory，reagents and technological process of flotation were introduced. Moreover，some application of flotation were illustrated with examples.Key words：flotation，theory，technological process1、浮选原理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，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，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[1]。
在浮选过程中，固体废物各组分对气泡粘附的选择性，是由固体颗粒、水、气泡组成的三相界面间的物理化学性质所决定的，其中比较重要的是物质表面的润湿性[2]。
固体废物中一些表面疏水性较强的物质容易粘附在气泡上，而另一些表面亲水的物质则不易粘附在气泡上。
而物质表面的亲水、疏水性能，是可以通过浮选剂的作用而加强的[1，2]。
因此，在浮选工艺中正确选择、使用浮选药剂是调整物质可浮性的主要外因条件。
1.2 浮选药剂的种类与作用根据药剂在浮选过程中的不同作用，可分为捕收剂、起泡剂和调整剂三大类。
（一）捕收剂捕收剂能够选择性地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。
常用的捕收剂有异极性捕收剂和非极性油类捕收剂两类。
（二）起泡剂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沫层。
4.4固体废弃物磁力分选解析
F磁 排料
F机
固体废物颗粒通过磁选机的磁场时，同时受到磁力和机械力 （包括重力、离心力、介质阻力、摩擦力等）的作用。磁性
强的颗粒所受的磁力大于其所受的机械力，而非磁性颗粒所受的磁力很 小，则以机械力占优势。由于作用在各种颗粒上的磁力和机械力
的合力不同，使它们的运动轨迹也不同，从而实现分离。
磁性颗粒分离的必要条件是磁性颗粒所受的磁力必须大于与 它方向相反的机械力的合力，即 F磁 F 机
式中，F磁为磁性颗粒所受的磁力，F机为与磁力方向相反的机械力的合力。
该式不仅说明了不同磁性颗粒的分离条件，同时也说明了磁 选的实质，即磁选是利用磁力与机械力对不同磁性颗粒的不 同作用而实现的。
根据固体废物比磁化系数的大小，可将其中各种物质大致 分为以下三类：强磁性物质，其比磁化系数x0> 38×10－6 m3/kg，在弱磁场磁选机中可分离出这类物质；弱磁性物质， 其比磁化系数x0＝（0.19～7.5）×10－6 m3/kg，可在强磁 场磁选机中回收；非磁性物质，其比磁化系数x0< 0.19×10－6 m3/kg，在磁选机中可以与磁性物质分离。
将固体废物均匀地输送到皮带 运输机上，当废物经过磁力滚 筒时，非磁性或磁性很弱的物 质在离心力和重力作用下脱离 皮带面。而磁性较强的物质受 磁力作用被吸在皮带上，并由 皮带带到磁力滚筒的下部，当 皮带离开磁力滚筒伸直时，由 于磁场强度减弱而落入磁性物 质收集槽中。
固体废物
运输皮带
分离块
磁性物质 分隔档板
• 带式除铁器：铁物数量多，通过胶带装置排除铁物。
图4.22 除铁器 （a）一般式除铁器；（b）带式除铁器 1－电磁铁；2－吸铁箱；3－胶带装置；4－接铁箱
4．吸持型磁选机
工业固废分离筛选技术分析
工业固废分离筛选技术分析1.分离在工业生产过程中，沉降与过滤是分离非均相物系常用的两种操作，尤其在水污染控制和大气污染控制中得到广泛应用。
混合物分为两大类，即均相混合物与非均相混合物。
在液态固体废物的处理过程中，分离技术一般用于处理废乳浊液、悬浮液、泡沫液等废物，如油水混合物、废乳化液。
分离的方法有重力分离、浮选、离心分离和化学分离等方法。
分离操作是靠重力的作用，利用分离物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动的分离过程，在重力的作用下，发生的分离过程称之为重力分离。
浮选又称加压上浮分离，是一种在压力为3～5kg/cm²的条件下，把空气溶解到水里，恢复常压后和水混合的方法。
依靠惯性离心力的作用而实现的分离称之为离心分离。
通常气固相非均相物质的离心分离在旋风分离器中进行，液固悬浮物系离心分离，可在旋液分离器或离心机中进行。
化学分离指通过添加化学试剂使之与非均相中的分离物质或分散剂发生化学反应，产生悬浮或沉降以使分离物质与分散剂分离的方法。
除油水分离外，也包含附着在污泥等固态物质上的油水分离。
根据油的污染状态和混合量，选择合适的油水分离设施。
①重力分离利用油水的比重差，利用上浮于水面而进行分离的方法，对浮在水面上的油层或油膜很有效。
②加压上浮分离通过鼓入空气溶解到水中，恢复到常压时肯定发生微细气泡附着在废水中油水或是悬浮物质上与其起上浮。
这种方法适合于用机械方法形成的微粒油滴在水中悬浊的分散油的分离中，处理效率与加压水泡形成的好坏有关，如果浮槽容量比较小，处理水质容易变动。
如果水质、水量变动时，调整不熟练，就会降低处理效率。
另外，在加压浮上法中，除油的同时浮游物也被同时除去，所以和重力分离方法相比，分离油的污染很严重，常常回收油的利用方面也有不少困难。
③过滤分离通过过滤层进行分离的方法中，有吸附油分的过滤器和用选择性吸油的滤清器型。
一般过滤分离操作比较简单，但常常会因为浮游物、油而产生孔隙被堵塞情况。
固体废弃物分选方法
固体废弃物分选方法一、重力分选1、重介质分选通常将密度大于水的介质称为重介质，重介质分选在固体废物处理中的应用广泛。
在重介质中使固体废物中的颗粒按密度分开的方法称为重介质分选。
为使分选过程有效地进行，需选择重介质密度在固体废物中的轻物料密度和重物料密度之间，凡颗粒密度大于重介质密度的重物料都下沉，集中于分选设备的底部成为重产物，颗粒密度小于重介质密度的轻物料都上浮，集中于分选设备的上部成为轻产物，它们分别排出，从而达到分选的目的。
重介质分选的精度很高，入选颗粒粒度范围也可以很宽，很适合各种固体废物的处理与分选。
必须指出：粒度过小，特别是重介质密度与分离物质密度相近时沉降速度很小，分离很慢，所以在实际分离前，应筛去细粒部分，对于大密度物料，粒度下限2—3mm，轻密度物料粒度下限3—6mm，采用重悬浮液时，粒度下限可降至0.5mm。
重介质选矿的主要设备是螺旋溜槽等。
2、摇床分选摇床分选是细料固体物料分选应用比较广泛的方法之一。
摇床的床面近似长方形，微向轻产物排除端倾斜，床面上刻有沟槽。
有给水槽给入的洗水沿倾斜方向成薄层流过。
传动机构使床面作往复不对称运动，当物料送入给料槽时，在水流和摇动作用下，不同密度的颗粒在床面上呈扇形分布，从而达到分选的目的。
摇床按密度不同分选颗粒，但粒度和形状也影响分选的精确化，入摇床之前，需将物料用水力分级机分级，然后对多粒级单独选剔。
摇床分选用于分选细粒和微粒物料。
在固体废物处理中，目前主要用于从含硫铁矿较多的煤矸石中回收硫铁矿，这是一种分选精度很高的单元操作。
在摇床分选设备中最常用的是平面摇床。
二、磁力分选固体废物的磁力分选是借助磁选机产生的磁场是铁磁物质组分分离的一种方法。
在固体废物的处理系统中，磁选主要用做回收或富集黑色金属，或是在某些工艺中排除物料中的铁质物质。
固体废物按磁性可分为强磁性、中磁性、弱磁性和非磁性等组分。
这些不同磁性的组分通过磁场时，磁性较强的颗粒（通常为黑色金属），会被吸附到磁选设备上，而磁性弱的或非磁性颗粒就会被输送设备带走或受自身重力或离心力的作用掉落到预定的区域，从而完成分选过程。
02第一章：固体废弃物的预处理(分选)
§1-3 固体废弃物的分选
三、重力分选
D、重介质的组成
是由高密度的固体颗粒和水构成密度高于水 的固液两相分散体系（很象粥）。
E、对重介质性能的要求：
a. 具有一定的密度； b. 粘度低； c. 化学性能稳定（不与分选反应）； d. 无毒、无腐蚀性； e. 易回收； f. 经济、量大、易得。
床面：倾角为：1.5°- 5° 给水槽：小的细流； 给料槽： 床头：传动机构（向床尾方向，慢→ 快）； 床条：从床头→床尾，高→低，平行， 不等长。 参见，图1-28
§1-3 固体废弃物的分选
§1-3 固体废弃物的分选
三、重力分选
5. 摇床分选 C、颗粒运动规律：
纵剖面：由于分层和析离作用。由上至下为： 粗而轻 细而轻 粗而重 细而重
器以保护破碎设备。 …参见，图1-33。
§1-3 固体废弃物的分选
四、磁力分选
2. 磁流体分选
A、原理：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，按固体废弃物各组分的磁性和密度或磁 性、导电性和密度的差异，使不同组分分离。 注：当固体废弃物的各组分的磁性差异小， 而密度或导电性差异较大时，采用此方法较 有效。
三、重力分选 C、跳汰分选设备：
a. 无活塞跳汰机 b. 隔膜式跳汰机（象半个皮球，空
气单向推动，水自由反回，象掏米）… 图1-24
§1-3 固体废弃物的分选
§1-3 固体废弃物的分选
三、重力分选
4. 风机分选（气流分选） A、原理：以空气为介质，在气流作用下， 使固体废物颗粒按密度和颗径进行分选 的一种方法。
E…筛分率（越高，筛分的效果就 越好） Q1…筛下物重量 Q1 Q1 E 100% 100% Q…入筛固体重量 a Q2 Q a…入筛物中小于筛孔的细粒含率 100 Q2…应过筛孔的物重。
第四章 固体废物分选
4.2.1 筛选的基本原理
表4.1 颗粒透筛概率P与颗粒相对粒度d/L的关系
d/L
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
P
0.810 0.640 0.490 0.360 0.250 0.160
N
2 2 2 3 4 7
d/L
0.7 0.8 0.9 0.95 0.99 0.999
P
0.090 0.040 0.010 0.002 5 0.000 1 0.000 001
固体废物处理与处置
第四章 固体废物分选
固体废物处理与处置
第四章 固体废物分选
1 2 3 4 5 6 7 8
固体废物处理与处置
分选方法 筛 选 重力分选 磁力分选 电力分选 浮 选 其他分选方法 分选处理系统
4.1 分选方法
1. 人工分选是最早采用的方法，适用于废物产源地、收 集站、处理中心、转运站或处置场，其成本主要取决 于劳动力费用，其效益主要取决于回收物资的市场价 格。
PXi
xi 100 % xi yi
7.第i个出料口中XI物料的回收率RXIi： RXIi
xIi 100 % xI0
8.第i个出料口中XI物料的纯度PXIi：P XIi
xIi 100 % x1i x 2i xNi
固体废物处理与处置
4.2 筛选
4.2.1 筛选的基本原理
费用低和维修方便，在固体废物回用中广泛应用。
固体废物处理与处置
4.2.3 筛选设备
⑵滚筒筛 滚筒筛也称转筒筛，其筛面是侧壁设筛孔的圆柱或圆锥 形筒，如图4.3所示。
图4.3 滚筒筛筛面 1—给料；2—运动方向；3—排出物；4—筛出物
固体废物处理与处置
固体废物资源化工程 固体废物的物化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
2、加药调整：药剂的种类、数量、添加地点和方式，应根据预选物 质颗粒的性质，通过实验确定。一般浮选前添加药剂总量的6－7 ％，其余的分批在适当地点加入。
3、充气浮选（调泡）：a、正浮选：将有用物质浮选入泡沫产品中， 无用或回收价值不大的物质留在料浆中。b、反浮选：将无用物质 浮选入泡沫产物中，有用物质留在料浆中。 当料浆中含有两种以上有用物质时，有两种浮选法：a、优先浮选： 将有用物质依次浮选。b、混合浮选：有用物质共同浮选，然后再 把有用物质一一分离。
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
第三节 固体废物稳定化/固化处理
固体废物资源化工程
主讲教师：刘心中 职称：教授
第四章 固体废物的物化处理
主要内容 第一节 浮选 第二节 溶剂浸出 第三节 固体废物稳定化/固化处理
第一节 浮选
浮选原理 浮选是通过在固体废物与水调制成的料
浆中加入浮选剂扩大不同组分的可浮性差异， 再通入空气形成无数细小气泡，使目的颗粒黏 附在气泡上，并随气泡上浮于料浆表面成为泡 沫层刮出，成为泡沫产品；不浮的颗粒则留在 料浆内，通过适当处理后废弃。
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典型的异极性捕收剂有黄药、油酸等，图4. 28所示为黄 药分子与固体颗粒表面作用示意图。
极性基 非极性基
颗 粒
黄药分子
黄药分子
图 4.28 黄药分子与固体颗粒表面作用示意图
从煤矸石中回收黄铁矿时，常用黄药作捕收剂。黄药是工业上的 名称，学名是烃基二硫代碳酸盐，通式为：ROCSSMe，其中R为 烃基，Me为碱金属离子。烃链越长，捕收能力越强，但烃链过长， 药剂的溶解性下降，捕收效果下降。常用的黄药烃链中含碳数为 2～ 5个。凡是能与黄药反应生成难溶解盐化合物的废物颗粒都可 用黄药作为捕收剂，如含 Hg、 Au、 Bi、 Cu、Pb、 Co、 Ni等的废 物，它们与黄药生成的化合物的溶度积小于 10－10，都可用黄药作 为捕收剂。黄药捕收含铜化合物的反应式为：
4.6.2
浮选药剂Βιβλιοθήκη 利用欲分离的物料颗粒天然可浮性差异进行分选，分选效 率会很低，往往需要投入浮选药剂，人为改变物质颗粒的 可浮性。 正确地选择、使用浮选药剂是调整物质颗粒可浮性的主要 外因条件。 根据在浮选过程中的作用不同，浮选药剂分为捕收剂、气 泡剂和调整剂三大类。
⑴捕收剂 捕收剂的主要作用是增强欲浮的废物颗粒表面疏水性， 增加可浮性，增大其向气泡附着的可能性。 效果较好的捕收剂应具备： ①捕收作用强，活性高；
4.6 浮选
浮选也称泡沫浮选（是一种湿法分选），是指在气、 液、 固三相体系中，按照固体废物表面物理化学性 质的差异，实现各种细粒分离的复杂物理化学过程。 浮选实质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，疏水的固体废 物粘附在气泡上（借助于气泡的浮力，上浮至液面成 为泡沫层，把液面上泡沫刮出，形成泡沫产物），亲 水的固体废物留在水中（料浆内），从而实现二者的 分离。
②选择性高，最好是专一性强；
③易溶于水，无毒、无臭、成分稳定，不易变质； ④价格低廉，来源广泛。
常用的捕收剂主要有异极性捕收剂和非极性油类捕收剂 两类。 异极性捕收剂的分子结构中含有极性基和非极性基两种 基团。一般的，极性基具有很强的亲水性，非极性基具 有很强的疏水性。 捕收剂与废物颗粒表面作用的基本原理：向料浆中投入 捕收剂，经搅拌后，捕收剂活泼的极性基能与废物表面 发生作用而吸附于废物表面，满足废物表面未饱和的性 能，非极性基则具有石蜡或烃类那样的疏水性，朝外排 水而造成废物表面的“人为可浮性”。
4.6.1 浮选的基本原理
固体废物表面分为亲水性的和疏水性的，它们与水分子作 用的程度不同，也可说被水润湿的程度不同，即润湿性不 同。亲水性物质颗粒表面与水分子的作用在一定范围内， 作用力超过水分子之间的作用力，因此亲水性颗粒表面吸 附的水分子量大而密集，水化膜厚而难破裂；与此相反， 疏水性物质颗粒表面与水分子的作用力比较弱，其表面吸 附的水分子少而稀疏，其水化膜薄而易破裂。
当疏水性颗粒与气泡发生碰撞时，气泡易于排开其表面薄 且易破裂的水化膜，使废物颗粒黏附在气泡的表面，从而 随着气泡的上浮而上浮至料浆表面，形成泡沫层，最后刮 出回收；
亲水性的颗粒表面与气泡碰撞时，颗粒表面的水化膜厚而 难破裂，气泡很难附着到颗粒表面，因此保留在料浆中， 进行适当处理，从而实现了不同性质颗粒的分离。
空气
θ θ
θ
液 气
θ θ
θ
图 4.27 固体表面的润湿角
在固体废物与水调制的料浆中，细粒表面的湿润特性是不 同的，引起物质颗粒表面润湿性差异的本质是其表面的极 性和不饱和键的性质，这些性质的差异一方面决定于组成 物料颗粒元素的性质；另一方面决定于物料的内部结构。 从浮选角度看，关键是在于其内部键的性质与强弱。物料 破裂以后，有的表面呈现一定亲水性，有的表面呈现一定 的疏水性，主要决定于表面键的性质。表面是强的离子键 或共价键，具有强的亲水性；表面是弱的分子键，具有较 强的疏水性。
亲水性和疏水性只是定性表示物质的润湿性，物质润湿性 可用气－液－固三相的接触角θ来定量表示（见图4.27）。 若物质表面极亲水，气相不能排开液相，接触角为0°；反 之，若物质表面极疏水，气相完全排开液相，则接触角为 180°。 但 实 际 情 况 是 ，物 质 的接触 角 还未发 现 有超过 180°的，所以各种物质的接触角都在0°～180°之间。接 触角θ的大小决定于气泡、矿物表面和三相界面张力的平 衡状态。
2R OCSSNa CuS ( R OCSS )2 Cu Na2 S
非极性油类捕收剂主要包括脂肪烷烃 CnH2n+2 、脂环烃 CnH2n 和芳香烃三类。这类捕收剂因难溶于水，不能解 离为离子而得名。 常用的非极性油类捕收剂有煤油、柴油、燃料油、重油、 变压器油等。目前，单独使用非极性油类捕收剂的，只 是一些天然可浮性很好的非极性废物颗粒，如粉煤灰中 回收未燃尽碳、废石墨等。
常用的起泡剂有松油、松醇油、脂肪醇等。起泡剂与捕收 剂之间的相互作用如图4.30所示。
气泡 表面活性 起泡剂 非表面活 性起泡剂
气泡
捕收剂
图 4.30 起泡剂与捕收剂的相互作用
⑶调整剂 调整剂的主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件。 其中促进欲浮废物颗粒与捕收剂作用的称为活化剂，一般 为无机盐，如硫化钠、硫酸铜等； 抑制非欲浮颗粒可浮性的称为抑制剂，常用的抑制剂有无 机盐（水玻璃）和有机物（淀粉、丹宁等）； 调整介质pH的称为pH调整剂，主要为酸、碱类； 促使料浆中欲浮细粒联合变成较大团粒，以减小细泥对浮 选的不利影响，改善和提高浮选效果，这样的调节剂称为 絮凝剂，多为石灰、明矾、聚丙烯酰胺等； 促使料浆中非欲浮细粒成分散状态的药剂称为分散剂，常 用的分散剂为水玻璃和各类聚磷酸盐等。
⑵起泡剂
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沫层。起泡 剂在气泡表面的吸附形式如图4.29所示。
起泡剂 气泡 气泡 气泡 气泡
图 4.29 起泡剂在气泡表面的吸附