CECO城市垃圾破碎技術(shù)基本理論分析

破碎的基礎(chǔ)理論
　　
　　一、破碎的目的
　　
　　用外力克服固體廢物質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)聚力而使大塊固體廢物裂成小塊的過程稱為破碎；使小塊固體廢物顆粒分裂成細(xì)粉的過程稱為磨碎。固體廢物破碎的磨碎和磨碎的目的如下：
　　
　?。?）使固體廢物的容積減小，便于運(yùn)輸和貯存。
　　
　　（2）為固體廢物的分選提供所要求的入選粒度，以便有效地回收固體廢物中的某種成分。（3）使固體廢物的比表面積增加，提高焚燒、熱分解、溶融等作業(yè)的穩(wěn)定性和熱效率。
　　
　?。?）為固體廢物的下一步加工作準(zhǔn)備，例如，煤矸石的制磚、制水泥等，都要求把煤石破碎和磨碎到一定粒度以下，以便進(jìn)一步加工制備使用。
　　
　?。?）對(duì)破碎后的生活垃圾進(jìn)行填埋處置時(shí)，壓實(shí)密度高而均勻，可以加快復(fù)土還原。
　　
　?。?）防止粗大、鋒利的固體廢物損壞分選、焚燒和熱解等設(shè)備。
　　
　　二、固體廢物的機(jī)械強(qiáng)度和破碎方法
　　
　　（一）固體廢物的機(jī)械強(qiáng)度
　　
　　固體廢物的機(jī)械強(qiáng)度是指固體廢物抗破碎的阻力。通常用靜載下測(cè)定的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度來(lái)表示。
　　
　　其中抗壓強(qiáng)度最大，抗剪強(qiáng)度次之，抗彎強(qiáng)度較小，抗拉開強(qiáng)度最小。一般以固體廢物的抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量?？箟簭?qiáng)度大于50MPa者為堅(jiān)硬固體廢物；40—25MPa者為中硬固體廢物；小于25MPa者為軟固體廢物。固體廢物的機(jī)械強(qiáng)度與廢物顆粒的粒度有關(guān)，粒度小的廢物顆粒，其宏觀和微觀裂縫比大粒度顆粒要少，因而機(jī)械強(qiáng)度較高。
　　
　　在實(shí)際工程中，鑒于固體廢物的硬度在一定程度上反映被破碎的難易程度，因而可以用廢物的硬度表示其可碎性。眾所周知，礦物的硬度可按莫式硬度分為十級(jí)，其硬度從小到大排列如下：（1）滑膏：（2）石膏：（3）方解石；（4）螢石；（5）灰石；（6）長(zhǎng)石：（7）石英：（8）黃玉石；（9）剛玉；（10）金剛石。各種固體廢物的硬度可通過與這些礦物相比較來(lái)確定。
　　
　　在需要破碎的廢物中，大多數(shù)呈現(xiàn)脆性，廢物在斷裂之前的變形很小。但也有一些需要破碎的廢物在常溫下呈現(xiàn)較高的可塑性，這些廢物用傳統(tǒng)的破碎機(jī)難以破碎，需要采取特殊實(shí)施。例如，廢橡膠在壓力作用下能產(chǎn)生較大的塑性變形而裂，但可利用其低溫變脆的性能而有效地破碎。又如破碎金屬切削下來(lái)的金屬屑，壓力只能使其壓實(shí)成團(tuán)，但不能碎成小片或小條、粉末，必須采用特制的金屬切削破碎機(jī)進(jìn)行有效的破碎。
　　
　?。ǘ┢扑榉椒?br /> 　　
　　按破碎固體物所用的外力，即消耗能量的形式可公為機(jī)械能破碎和非機(jī)械能破碎兩類方法。機(jī)械能破碎是利用破碎工具（如破碎機(jī)的齒板、錘子、球磨機(jī)的鋼球等）對(duì)固體廢物施力而將其破碎的。非機(jī)械能破碎是利用電能、熱能等對(duì)固體廢物進(jìn)行破碎的新方法，如低溫破碎、熱力破碎、減壓破碎及超聲破碎等。
　　
　　目前廣泛應(yīng)用的是機(jī)械能破碎，主要有壓碎、劈碎、折斷、磨碎和沖擊破碎等方法。
　　
　　選擇破碎方法時(shí)，需視固體廢物的機(jī)械強(qiáng)度，特別是廢物的硬度而定。對(duì)堅(jiān)硬物采用擠壓破碎和沖擊破碎十分有效；對(duì)脆性廢物則采用劈碎、沖擊破碎為宜。
　　
　　一般破碎機(jī)都是由兩種或兩種以上的破碎方法聯(lián)合作用對(duì)固體廢物進(jìn)行破碎的，例如壓碎和折斷、沖擊破碎和磨碎。
　　
　　三、破碎比、破碎段與破碎流程
　　
　?。ㄒ唬┢扑楸扰c破碎段
　　
　　在破碎過程中，原廢物粒度與破碎后產(chǎn)物粒度的比值稱為破碎比。破碎比表示廢物粒度在破碎過程中減小的倍數(shù)，即表示廢物被破碎的程度。破碎機(jī)的能量消耗和處理能力都與破碎有關(guān)。破碎比的計(jì)算方法有以下兩種：
　　
　　1．用廢物破碎前的最大粒度（Dmax）與破碎后最大粒度（dmax）的比值來(lái)確定破碎比（i）i＝Dmax/dmax
　　
　　用該法確定的破碎比稱為極限破碎比，在工程設(shè)計(jì)中常被采用。根據(jù)最大塊直徑來(lái)選擇破碎機(jī)給料口寬度。
　　
　　2.用廢物破碎前的平均粒度（Dcp）與破碎后平均粒度（dcp）的比值來(lái)確定破碎比（i）
　　
　　i＝Dcp/dcp
　　
　　該法確定的破碎比稱為真實(shí)破碎比，能較真實(shí)地反映破碎程度，所以，在科研及理論研究中常被采用。
　　
　　一般破碎機(jī)的平均破碎比在3—30之間，磨碎機(jī)破碎比可達(dá)40—400以上。
　　
　　團(tuán)體廢物每經(jīng)過一次破碎機(jī)或磨碎機(jī)稱為一個(gè)破碎段，若要求破碎比不大，一段破碎即可滿足。但對(duì)固體廢物的分選，例如，浮選、磁選、電選等工藝來(lái)說(shuō)，由于要求的入選粒度很細(xì)，破碎比很大，往往需要把幾臺(tái)破碎機(jī)依次串聯(lián)，或根據(jù)需要把破碎機(jī)和磨碎機(jī)依次串聯(lián)組成破碎和磨碎流程。對(duì)固體廢物進(jìn)行多次（段）破碎，其總破碎比等于各段破碎比（i1，i2，……，in）的乘積，即i＝i1×i2×i3×……×in
　　
　　破碎段數(shù)是決定破碎工藝流程的基本指標(biāo)，它主要決定破碎廢物的原始粒度和最終粒度。破碎段數(shù)越多，破碎流程就越復(fù)雜，工程投資相應(yīng)增加，因此，在可能的條件下，應(yīng)盡量采用一段或兩段流程。
　　
　?。ǘ┢扑榱鞒?br /> 　　
　　根據(jù)固體廢物的性質(zhì)、粒度大小，要求的破碎比和破碎機(jī)的類型，每段破碎流程可以有不同的組合方式。
　　
　　1．單純的破碎流程具有流程和破碎機(jī)組合簡(jiǎn)單、愛作控制方便、占地面積少等優(yōu)點(diǎn)，但只適用于對(duì)破碎產(chǎn)品粒度要求不高的場(chǎng)合。
　　
　　2．帶有預(yù)先篩分的破碎流程其特點(diǎn)是預(yù)先篩除廢物中不需要破碎的細(xì)粒，相對(duì)地減少了進(jìn)入破碎機(jī)的總給料量，同時(shí)有利于節(jié)能。
　　
　　3．帶有檢查篩分的后兩種破碎流程。其特點(diǎn)是能夠?qū)⑵扑楫a(chǎn)物中一部分大于所要求的產(chǎn)品粒度顆粒分離出來(lái)，送回破碎機(jī)進(jìn)行再破碎，因此，可獲得全部符合粒度要求的產(chǎn)品。
　　
　　破碎機(jī)
　　
　　選擇破碎機(jī)類型時(shí)，必須綜合考慮下列因素：①所需要的破碎能力；②固體廢物的性質(zhì)（如破碎對(duì)形狀、硬度、密度、形狀、含水率等）和顆粒的大?。虎蹖?duì)破碎產(chǎn)品粒徑大小、粒度組成、形狀的要求；④供料方式：⑤安裝愛作場(chǎng)所情況等。破碎固體廢物常用的破碎機(jī)類型有顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)、剪切式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)和球磨機(jī)等。
　　
　　一、顎式破碎機(jī)
　　
　　顎式破碎機(jī)有簡(jiǎn)單擺動(dòng)和復(fù)雜擺動(dòng)兩種類型。
　　
　　（一）簡(jiǎn)單擺動(dòng)領(lǐng)式破碎機(jī)
　　
　　簡(jiǎn)單擺動(dòng)領(lǐng)式破碎機(jī)主要由機(jī)架、工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、保險(xiǎn)裝置等部分組成。皮帶輪帶動(dòng)偏心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏心頂點(diǎn)牽動(dòng)連桿上下運(yùn)動(dòng)，也就牽動(dòng)前后推力板作舒張及收縮運(yùn)動(dòng)。從而使顎時(shí)而靠近固定顎，時(shí)而又離開固定顎。動(dòng)領(lǐng)靠近固定額時(shí)京對(duì)破碎腔內(nèi)的物料進(jìn)行壓碎、劈碎及折斷。破碎后的物料在動(dòng)顎后退時(shí)靠自重從破碎腔內(nèi)落下。
　　
　?。ǘ?fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)
　　
　　復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)從構(gòu)造上看，復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)與簡(jiǎn)單擺動(dòng)顎式破碎機(jī)的區(qū)別是少了一根動(dòng)顎懸掛的心軸，動(dòng)顎與連桿合為一個(gè)部件，沒有垂直連桿，肘板也只有一塊?？梢姡瑥?fù)雜擺動(dòng)領(lǐng)式破碎機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單。但動(dòng)顎的運(yùn)動(dòng)卻較簡(jiǎn)單擺動(dòng)顎式破碎機(jī)復(fù)雜，動(dòng)顎在水平方向有擺動(dòng)，同時(shí)在垂直方向也有運(yùn)動(dòng)，是一種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，不失為稱復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)。
　　
　　復(fù)雜擺動(dòng)顎式破碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是它的破碎產(chǎn)品較細(xì)，破碎比大（一般可達(dá)4—8、簡(jiǎn)擺型只能達(dá)3—6）。規(guī)格相同時(shí)，復(fù)擺型比簡(jiǎn)擺型破碎能力高20—30％。
　　
　?。ㄈ╊€式破碎機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用
　　
　　顎式破碎機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、維護(hù)方便、高度小、工作可靠等特點(diǎn)。在固體廢物破碎處理中，主要用破碎強(qiáng)度及韌性高、腐蝕性強(qiáng)的廢物。例如，煤矸石作為沸騰爐燃料，制磚和水泥原料時(shí)的破碎等。既可用于粗碎，也可用于中、細(xì)碎。二、錘式和沖擊式破碎機(jī)（一）錘式破碎機(jī)
　　
　　1．錘式破碎機(jī)的類型錘式破碎機(jī)按轉(zhuǎn)子數(shù)目可分為兩類：一類是單轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)（只有一個(gè)轉(zhuǎn)子）；另一類是雙轉(zhuǎn)子破碎機(jī)（它有兩個(gè)作相對(duì)回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子）。單轉(zhuǎn)子破碎機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，又可分為可逆式（轉(zhuǎn)子可兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)）和不可逆式（轉(zhuǎn)子只能一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)）兩種。
　　
　　其工作原理是固體廢物自上部給料口給入機(jī)內(nèi)，立即遭受高速旋轉(zhuǎn)的錘子的打擊、沖擊、剪切、研磨等作用而被破碎。錘子以鉸鏈方式裝在各圓盤之間的銷軸上，可以在消軸上擺動(dòng)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主軸、圓盤、銷軸和錘子的部件稱為轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子的下部設(shè)有篩板，破碎物料中小于篩孔尺寸的細(xì)粒通過篩板排出：大于篩孔尺寸的粗粒被阻留在篩板上并繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨，最后通過篩板排出轉(zhuǎn)子首先向某一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，該方向的襯板、篩板和錘子端部就受到磨損。磨損到一定程度后，使轉(zhuǎn)子改為另一方向旋轉(zhuǎn)，利用錘子的另一端及另一個(gè)方向的襯板和篩板繼續(xù)工作，從而繼續(xù)工作的壽命幾乎提高一倍。
　　
　　錘子是破碎機(jī)的工作機(jī)件，通常用高錳鋼或其它合金鋼等制成。由于錘子前端磨損較快，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到錘子磨損后能上下或前后調(diào)頭。
　　
　　目前專用于破碎固體廢物的錘式破碎機(jī)有以下幾種類型：
　　
　?。ǘ┌霛袷竭x擇性破碎分選的特點(diǎn)
　　
　　半濕式選擇性破碎分選具有以下特點(diǎn)：①能使城市垃圾在一臺(tái)設(shè)備中同時(shí)進(jìn)行破碎和分選作業(yè)；②可有效地回收垃圾中的有用物質(zhì)。從第Ⅰ組產(chǎn)物中可得到純度為80％的堆肥原料——廚房垃圾；從第Ⅱ組產(chǎn)物中可回收純度為85—95％的紙類；從第Ⅲ組產(chǎn)物中可得純度為95％的塑料類，回收廢鐵純度達(dá)98％；③對(duì)進(jìn)料的適應(yīng)性好，易破碎的廢物首先破碎并及時(shí)排出，不會(huì)產(chǎn)生過粉碎現(xiàn)象。