Physical Review Letters–提高廢物回收率的新科技

Simon 7年前 (2016-05-10) 2876瀏覽

近期，來自日本岡山大學和大阪大學的研究學者們，測定了粉末在經空氣噴射后形成球體沉積在固定粉床上的表面狀態，發現在空氣不影響已沉積粉末的情況下，粉床表面存在異常的球體沉積現象。

研究團隊進一步分析了產生該異常沉積的原因，發現粉床的局部流化是造成此現象的主要因素。球體流入的過程使得固定的粉床局部流體化，進而形成空位和可滲透的泡沫，這雖然減慢了球體的沉積速度，但是卻讓球體沉的比想象的更深。在球體密度與粉床的密度接近的前提下，球體最終的沉積深度與球體自身的密度、噴射空氣的強度有關，小密度的球體比大密度的球體沉的更深。

干式重力分離技術如今被廣泛應用在包括廢棄塑料和廢棄有色金屬在內的廢料回收方面。這一技術的主要原理是通過空氣噴射技術使粉末流體化，然后再使物體在流體狀態下沉積，但是它的局限之處在于只能一次分離出兩種密度不同的物體。如今，倘若最新發現的這種異常的沉積現象能夠應用在廢料分離方面，干式重力分離技術有望一次分離出三種密度不同的物體，這將大大提高廢物回收的效率。

另外，改變空氣噴射速率和球體/粉末的比例進行實驗，將能夠為進一步研究敏感大顆粒的分離機制提供基礎。

圖文導讀：

球體密度及相應的沉積深度：沉積深度由球體的重量決定，較輕的球體比重的球體沉積得更深。

捕獲1

圖1：左圖，降落壓強△P，空氣噴射的速率u_o，最低流體化速率u_mf，固定粉床區域的壓強先呈線性變化，流體化后壓強基本保持不變。該實驗在u_o/u_mf≤1的情況下進行。右圖，測量球體沉積的裝置簡圖：球體直徑D_sphere=30mm，圓柱體容器直徑150mm，容器內裝有直徑0.21-0.25的粉末，高度300mm或者150mm，粉床密度ρ_bed=1.53g/cm³。

捕獲2

圖2：(a)橫坐標：時間的對數，縱坐標：粉末高度/球體直徑。不同的“球體密度/粉末密度“的圖像，不同的球體密度下都有u₀/u_mf=0.95。增補資料[18]中為相對沉積的形象化視頻。(b)橫縱坐標如a圖中所示，0.85≤ρ_sphere/ρ_bed≤1.31，(c)橫坐標：球體密度/粉末密度。縱坐標：最終深度h_final/球體直徑。容器底部300mm處對應的h/D_sphere=10。h總體呈下降趨勢。

捕獲3