固體廢物紛繁復(fù)雜，其形狀、大小、結(jié)構(gòu)和件質(zhì)各異，為了使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦�適合于運(yùn)輸、貯存、資源化利用以及某一特定的處理處置方式的狀態(tài)，往往需要預(yù)先進(jìn)行一些前期準(zhǔn)備加工工序，即預(yù)處理。

固體廢物的預(yù)處理一般可分為兩種情況：其一是分選作業(yè)之前的預(yù)處理，主要包括篩分、分組、破碎和粉磨等，以使廢物單體分離或分成適當(dāng)?shù)募?jí)別，更利于下一步工序的進(jìn)行；其二是運(yùn)輸前或最終處理、處置前的預(yù)處理，主要包括破碎、壓縮和各種固化方法等，其目的是使廢物減容以利于運(yùn)輸、貯存、焚燒或填埋等。

預(yù)處理操作技術(shù)主要運(yùn)用物理或化學(xué)的方法進(jìn)行操作，這樣不但可以實(shí)現(xiàn)固體廢物中某些目標(biāo)物質(zhì)的分離和集中，同時(shí)可以對(duì)其中的有效組分進(jìn)行回收。這對(duì)于以資源化為最終目的的固體廢物處理系統(tǒng)而言，是至關(guān)重要的。

一、固體廢物破碎原理

1. 破碎目的

破碎，更確切地稱之為顆粒尺寸減小，是通過(guò)人力或機(jī)械等外力的作用，破壞物體內(nèi)部的凝聚力和分子間作用力而使物體破裂變碎的操作過(guò)程。若再進(jìn)一步加工，將小塊固體廢物顆粒分裂成細(xì)粉狀的過(guò)程稱為磨碎。破碎是固體廢物處理技術(shù)中最常用的預(yù)處理工藝。

破碎處理后的固體廢物之間不存在較大空隙，物料的密實(shí)度增加，顆粒尺寸分布趨于規(guī)律，大大有利于后續(xù)處理工序的需求。

從圖2-17中可以看出，供料以及產(chǎn)品的顆粒尺寸分布曲線都是典型的“S”形。破碎過(guò)程中若無(wú)篦篩以限制出料的最大尺寸，則一些具有最大尺寸部分的物料在尺寸并未減小的情況下通過(guò)破碎系統(tǒng)是完全有可能的，而從整體上講，大部分顆粒的尺寸都減小了，這就使得該產(chǎn)品的PSD為一更寬的分布。如果系統(tǒng)中設(shè)有算篩，則產(chǎn)品的PSD曲線明顯左移。然而，由于原物料和破碎后的廢物的形狀不規(guī)則，一些大于篦篩升孔尺寸的顆粒，從對(duì)角位置或以一端向下的形式而透篩的情況時(shí)有發(fā)生，因此，篦篩產(chǎn)品的PSD曲線的一段要超過(guò)篦篩尺寸。

破碎幾乎是所有固體廢物處理方法必不可少的預(yù)處理工序，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)廢物容積減少，便于貯存與運(yùn)輸；

(2)為分選提供要求的入選粒度，使原來(lái)的聯(lián)生礦物或聯(lián)結(jié)在一起的異種材料等單體分離，從而更有利于提取其中的有用物質(zhì)與材料；

(3)破碎后，原來(lái)組成復(fù)雜且不均勻的廢物變得混合均一，比表面積增加，易于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定安全高效的燃燒，盡可能回收其中的潛在熱值，也有助于提高堆肥效率；

(4)對(duì)于填埋處理而言，破碎后廢物置于填埋場(chǎng)并施行壓縮，其有效密度要比末破碎物高25％-60％，減少了填埋場(chǎng)工作人員用土覆蓋的頻率．加快實(shí)現(xiàn)垃圾干燥覆土還原，與好氧條件相結(jié)合，還可有效去除蚊蠅、臭味等問(wèn)題，減少了昆蟲、鼠類傳播疾病的可能；

(5)防止不可預(yù)料的大塊、鋒利的固體廢物破壞運(yùn)行中的處理機(jī)械，如分選機(jī)、爐膛等；

(6)便于固體廢物的資源化加工，如制磚、制水泥等，都有一定的粒度要求。

2．固體廢物的機(jī)械強(qiáng)度和破碎方法

(1)固體廢物的機(jī)械強(qiáng)度

指固體廢物抗破碎的組力。通常都用靜載下測(cè)定的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗奶強(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：抗壓強(qiáng)度大于250MPa的為堅(jiān)硬固體廢物；40-250MPa的為中硬固體廢物；小于40MPa的為軟固體廢物。

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。

在需要破碎的廢物當(dāng)中，大多數(shù)都呈現(xiàn)脆性，廢物在碎裂之前的塑性變形很小。但也有一些需要破碎的廢物在常溫下呈現(xiàn)較高的韌性和塑性，因此用傳統(tǒng)的破碎方法難以將其破碎，需要采用特殊的破碎手段。例如，橡膠在壓力作用下能產(chǎn)生較大的塑性變形卻不斷裂，但可利用它在低溫時(shí)變脆的特性來(lái)有效地破碎。

(2)破碎方法

分為干式、濕式、半濕式三類。其中，濕式破碎與半濕式破碎是在破碎的同時(shí)兼有分級(jí)分選的處理。干式破碎即通常所說(shuō)的破碎，按所用外力的不同，干式破碎(以下簡(jiǎn)稱破碎)又可分為機(jī)械能破碎和非機(jī)械能破碎兩種方法。機(jī)械能破碎是利用工具對(duì)固體廢物施力而將其破碎的；非機(jī)械能破碎則是利用電能、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、低壓破碎或超聲波破碎等。

目前，廣泛應(yīng)用的是機(jī)械破碎，破碎作用分為擠壓、摩擦、剪切、沖擊、劈裂、彎曲等。

①擠壓作用是將材料在兩個(gè)堅(jiān)硬表面之間擠壓，這兩個(gè)表面或都是移動(dòng)的，或是一個(gè)靜止一個(gè)移動(dòng)，這種作用當(dāng)供料是硬的、脆性的和易磨碎的材料時(shí)最為適合。

②摩擦作用是在兩個(gè)堅(jiān)硬的物體表面的中間來(lái)碾碎廢物，由于摩擦需要較大的動(dòng)力并會(huì)引起摩擦表面的磨損，因此它常常用于易于磨碎的材料。

③剪切作用指切開或割裂廢物，特別適于二氧化硅含量低的松軟物料(如廢輪胎、塑料等)。

④沖擊作用有兩種形式：重力沖擊和動(dòng)沖擊。前者是使物體落到一個(gè)硬的表面上，物體在自重作用下被控碎，動(dòng)沖擊是指供料碰到一個(gè)比它硬的快速旋轉(zhuǎn)的表面時(shí)發(fā)生的作用，在這種情況下供料是元支撐的，沖擊力使破碎的顆粒向破碎板以及向另外的錘頭和機(jī)器的出口加速。沖擊作用主要適合于脂性物料(如金屬、玻璃、陶瓷)的破碎。

固體廢物的機(jī)械強(qiáng)度特別是廢物的硬度，直接影響到破碎方法的選擇。在有待破碎的廢物(如各種廢石和廢渣等)中，大多數(shù)呈現(xiàn)腕硬性，宜采用劈裂、沖擊、擠壓破碎；對(duì)于柔韌性廢物(如皮橡膠、廢鋼鐵、廢器材等)在常溫下用傳統(tǒng)的破碎機(jī)難以破碎，壓力只能使其產(chǎn)生較大的塑性變形而不斷裂，這時(shí)，宜利用其低溫變脆的性能而有效地破碎，或接剪切、沖擊破碎；而當(dāng)廢物體積較大不能直接將其供入破碎機(jī)時(shí)，需先行將其切割到可以裝入進(jìn)料口的尺寸，再送入破碎機(jī)內(nèi)；對(duì)于含有大量廢紙的生活垃圾，近幾年來(lái)國(guó)外已采用半濕式和濕式破碎。

鑒于固體廢物組成的復(fù)雜性，一般的破碎機(jī)兼有多種破碎方法，通常是破碎機(jī)的組件與要被破碎的物料間多種作用力在一起的混合作用。

二、固體廢物的破碎流程

1．破碎比與破碎段

破碎機(jī)的基本技術(shù)指標(biāo)有兩個(gè)；一是總位能耗，即單位質(zhì)量破砷產(chǎn)品的能量消耗，用于判別破碎機(jī)消耗的經(jīng)濟(jì)性；二是破碎比，即破碎機(jī)在破碎過(guò)程當(dāng)中，原廢物檢度與破碎產(chǎn)物粒度的比值。破碎比表示廢物粒度在破碎過(guò)程中減少的倍數(shù)，也就是表征了廢物被破碎的程度。破碎機(jī)的能量消耗和處理能力都與破碎比有關(guān)。

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。

固體廢物每經(jīng)過(guò)一次破碎機(jī)或磨碎機(jī)稱為一個(gè)破碎段。如若要求的破碎比不大，則一段破碎即可。對(duì)有些固體廢物的分選工藝，例如浮選、磁選等，要求人料的粒度很細(xì)，破碎比很大，往往根據(jù)實(shí)際需要將幾臺(tái)破碎機(jī)或磨碎機(jī)依次串聯(lián)起來(lái)組成破碎流程。

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。

為避免機(jī)器的過(guò)度磨損，工業(yè)固體廢物的尺寸減小往往分兒步進(jìn)行，一般采用三級(jí)破碎，第一級(jí)破碎可以把材料的尺寸減小到7.62cm，第二級(jí)破碎減小到2.54cm，第三級(jí)減小到O.32cm。

2．破碎流程

根據(jù)固體廢物的性質(zhì)、顆粒的大小、要求達(dá)到的破碎比和選用的破碎機(jī)類型，每段破碎流程可以有不同的組合方式，其基本的工藝流程如圖2-18所示。