1城市生活垃圾焚燒的基本情況  

城市生活垃圾焚燒費(fèi)用昂貴，但與垃圾填埋相比具有明顯的環(huán)境優(yōu)勢(shì)。通過焚燒，城市生活垃圾中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為熱能，可用于發(fā)電或集中供熱。焚燒后的底灰主要由無機(jī)物和金屬組成。2015年統(tǒng)計(jì)，全世界約有800個(gè)城市生活垃圾焚燒爐在投產(chǎn)，其中一半在歐洲。假設(shè)其中2/3是爐排爐，每臺(tái)爐每天處理垃圾約500t，23%的垃圾以底灰形式排放，每天產(chǎn)生約61000t底灰，這些底灰中可回收金屬價(jià)值約3百萬美元。圖1為城市生活垃圾焚燒爐的簡(jiǎn)化示意，圖2為初級(jí)底灰的組成。  

2機(jī)械分離的原理及流程介紹  

底灰加工類似于加工原生礦石，為了通過機(jī)械加工將金屬與礦物質(zhì)分離開來，一般優(yōu)先使用物理分離。物理分離的先決條件是需要確定金屬比礦物基體材料更為顯著的物理性質(zhì)。從底灰中提取金屬通常采用的物理性質(zhì)是磁化率、電導(dǎo)率和密度。由于底灰通常在凝固結(jié)塊后才被加工，所以首先需要經(jīng)過對(duì)其打散和破碎才能從礦物基體中分離出來。  

為了獲得較高的分離效率，需要通過篩選對(duì)底灰進(jìn)行初步分類。一般地，底灰中金屬的提取分為三個(gè)步驟：（1）打散(釋放金屬)；（2）分級(jí)(為了更好的分離效率)；（3）分類(將金屬轉(zhuǎn)移到精礦中)。機(jī)械分離的原理及流程示意見圖3。首先通過打散機(jī)對(duì)底灰進(jìn)行打散，然后通過兩級(jí)篩分將其分為三種粒級(jí)，再分別在三個(gè)分流器上進(jìn)行分離。  

3用于加工底灰的設(shè)備  

3.1打散  

在底灰處理中，打散可以釋放被包裹在礦物基體中的金屬顆粒，如圖4。從圖4可以看出，經(jīng)過打散后，金屬物得到充分釋放，在金屬塊的尺寸保持不變的同時(shí)，礦物質(zhì)的顆粒尺寸已經(jīng)減小。  

底灰打散最常用的是沖擊式打散機(jī)，如圖5。該設(shè)備不粉碎單個(gè)顆粒，而是對(duì)厚的料床進(jìn)行沖擊擠壓，然后通過篦縫優(yōu)先選出礦物質(zhì)。只要進(jìn)料粒度小于進(jìn)料口寬度，都能適用。  

3.2分級(jí)  

在機(jī)械分離過程中，分級(jí)是根據(jù)粒度大小進(jìn)行的分離，而分類是根據(jù)物理性質(zhì)，例如磁化率、密度或電導(dǎo)率進(jìn)行的分離。為了確保對(duì)金屬的分離效果，首先對(duì)打散后的底灰進(jìn)行分級(jí)。  

（1）棒篩和滾筒篩  

為了去除大塊的金屬，物料通常首先通過棒篩(圖6左)。與傳統(tǒng)振動(dòng)篩相比，該振動(dòng)篩避免了潛在的致盲問題(即物料堵塞篩孔)。從棒篩篩選出的大塊物料再通過一個(gè)重型滾筒篩，如圖6右所示。滾筒篩的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，附著在金屬塊上的礦物質(zhì)會(huì)被擠碎，從而進(jìn)一步進(jìn)行分選。 

（2）振動(dòng)篩  

底灰處理中使用的最常見的振動(dòng)篩如圖7所示。振動(dòng)篩依靠彈簧，通過旋轉(zhuǎn)偏心挺桿裝置的圓周運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)篩分。篦板上有多個(gè)大小相同的孔�？卓梢允菆A形的，也可以是長(zhǎng)方形的。當(dāng)物料經(jīng)過傾斜篦板時(shí)，細(xì)顆粒通過篩孔被篩選出來，而粗顆粒則停留在篦板上。這種振動(dòng)篩最大的問題就是篩孔容易被塊狀金屬卡住而使其篩選功能降低，因此應(yīng)避免使用多層篩網(wǎng)，因?yàn)橐ㄆ谇謇砗Y孔，必須容易接觸篩網(wǎng)。  

（3）星型篩  

星型篩可以避免篩孔堵塞現(xiàn)象。該設(shè)備采用具有柔性的聚氨酯齒串聯(lián)安裝在高速旋轉(zhuǎn)的主軸上，相鄰主軸上的星形齒交錯(cuò)排列，以便能夠相互清理。該設(shè)備的缺點(diǎn)是必須偶爾檢查主軸是否被線、繩等條狀物纏繞。星型篩的原理及實(shí)物圖見圖8。  

10mm以下底灰的篩選比較困難，除了篩孔易堵外，底灰還有可能是粘稠的。如果底灰是濕的或者粘稠的，就不能在常規(guī)振動(dòng)篩上進(jìn)行篩選分級(jí)。在這種情況下，就要使用翻轉(zhuǎn)篩（如圖9所示），其柔性篩網(wǎng)對(duì)物料施加“蹦床效應(yīng)”，增強(qiáng)其剪切力，使附著在粗顆粒表面的細(xì)顆粒充分釋放出來，從而實(shí)現(xiàn)篩選。這種篩網(wǎng)的最小篩孔尺寸為3mm。  

（5）立式旋轉(zhuǎn)篩  

如果是加工細(xì)小的干底灰，粒徑在0.5～3mm，則適合使用立式旋轉(zhuǎn)篩(見圖10)。由于其篩網(wǎng)基本上是水平轉(zhuǎn)動(dòng)的，物料不是“跳躍”經(jīng)過篩網(wǎng)，而是在篩網(wǎng)上滑動(dòng)，這樣就可以防止細(xì)長(zhǎng)顆粒垂直地鉆入狹小的篩孔中，不至于堵塞篩孔。立式旋轉(zhuǎn)篩適宜安裝在振動(dòng)篩的下游，對(duì)于從底灰中回收小銅線類細(xì)長(zhǎng)顆粒非常有效。  

3.3分類  

從底灰中提取金屬的關(guān)鍵是機(jī)械分類過程。底灰通過分離器時(shí)，物理力優(yōu)先作用于目標(biāo)粒子(金屬)，從而將它們從顆粒流中分離出來。物理力可以是機(jī)械的，也可以是電磁的。在底灰加工廠中最常見的分離器是磁選機(jī)（也叫磁力分離器）和渦流分離器，還有一些不常見的設(shè)備。  

（1）磁選機(jī)  

磁選機(jī)用來回收具有較強(qiáng)磁化率的金屬顆粒。底灰中物質(zhì)按磁性來分，可以分為三類：強(qiáng)磁性（如鐵）、弱磁性(如氧化鐵)和非磁性(如玻璃、有色金屬等)。  

圖11中D是某一特定材料(如鐵)的吸引區(qū)的外部邊界。當(dāng)磁鐵接近鋼球時(shí)，首先吸引更大的球體到頂部。當(dāng)磁鐵從玻璃窗格中取出時(shí)，大球體首先下落到底部。  

對(duì)于回收尺寸<80mm的磁性材料，滾筒磁鐵是首選設(shè)備。它由一個(gè)固定的磁鐵組成，一個(gè)非磁性材料的滾筒圍繞著它旋轉(zhuǎn)。磁性物質(zhì)被吸在滾筒上，滾筒把它們從磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)出來。見圖12。  

磁選機(jī)還有一種叫高架磁鐵。高架磁鐵的設(shè)計(jì)如圖13所示。  

（2）渦流分離器  

除磁選機(jī)外，渦流分離器也是較好的分類設(shè)備，因?yàn)樗鼈兡軌蚧厥罩T如有色金屬等導(dǎo)電材料。渦流分離器主要由以1~2m/s的速度運(yùn)動(dòng)的傳送帶，一個(gè)磁頭滑輪，一個(gè)帶有強(qiáng)磁鐵的轉(zhuǎn)子，以及一個(gè)分流器組成，見圖14。  

（3）傳感器分選機(jī)  

幾乎所有底灰加工廠都安裝了渦流分離器和磁選機(jī)，傳感器分選機(jī)只有少數(shù)幾個(gè)工廠使用，適用于勞動(dòng)力成本較高的國(guó)家，主要是針對(duì)手工分揀。傳感器分選機(jī)的工作原理見圖15。  

（4）手工分揀  

即使在應(yīng)用傳感器分選機(jī)的地方，手工分揀也很重要，需要將大量金屬片進(jìn)行詳細(xì)分類。例如，鐵芯周圍的銅線圈，除非通過手工挑選，否則會(huì)轉(zhuǎn)移到廢鐵中，并最終進(jìn)入煉鋼廠。不僅利潤(rùn)降低，而且還會(huì)受到鋼廠處罰。手工分揀的流程見圖16。其主要由一條大約1.2m寬的皮帶以0.15m/s的速度傳送，由人工分揀出不銹鋼、銅、鐵、黃銅、銀和未燃燒的有機(jī)物質(zhì)，剩下的留在皮帶上，然后轉(zhuǎn)移到殘?jiān)小? 

（5）非常規(guī)設(shè)備分揀  

至少有一家德國(guó)公司有專門分揀硬幣的分類機(jī)，這些硬幣的大小為16～32mm。首先，使用專用設(shè)備，以硬幣的圓形作為分離標(biāo)準(zhǔn)。然后對(duì)硬幣進(jìn)行清洗和拋光，并通過自動(dòng)分揀器進(jìn)行分揀。再掃描每枚硬幣的正面和背面，將掃描的圖像與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的硬幣圖像進(jìn)行比較，并將硬幣傳送到相應(yīng)的貯罐中，從而實(shí)現(xiàn)硬幣的分揀與分類。  

4結(jié)束語  

底灰中金屬的提取要根據(jù)底灰的含水量、形狀等性質(zhì)以及底灰的工業(yè)用途來選擇不同的加工工藝及分離設(shè)備。作為水泥窯協(xié)同處置用的底灰，對(duì)金屬的分離也是必要的。

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