0 前言

隨著信(xin)息時代的(de)發展，大量(liang)被廢(fei)棄(qi)(qi)的(de)電(dian)子電(dian)器(qi)設備(bei)將對環境造成(cheng)新的(de)污染。本文就利用機械分(fen)離(li)技術從破(po)碎(sui)(sui)環節(jie)入手，闡(chan)述(shu)了破(po)碎(sui)(sui)對電(dian)子廢(fei)棄(qi)(qi)物中不同金屬及金屬與非金屬間(jian)的(de)解離(li)影(ying)響，然后分(fen)別分(fen)析(xi)破(po)碎(sui)(sui)和分(fen)級對空氣搖床(chuang)分(fen)選、高強(qiang)度(du)渦電(dian)流分(fen)選等材料(liao)富集方法的(de)影(ying)響。

1 破碎對物(wu)料解離的影響(xiang)

電子(zi)廢棄物的(de)材料組(zu)成和結合方式都(dou)很復雜(za)。其組(zu)成主(zhu)(zhu)要為(wei)兩大類：金(jin)(jin)屬和非金(jin)(jin)屬。金(jin)(jin)屬組(zu)分主(zhu)(zhu)要包括鐵磁(ci)體(ti)、有色金(jin)(jin)屬（如(ru)銅、鋁）、貴重金(jin)(jin)屬（如(ru)金(jin)(jin)、銀(yin)）及(ji)焊(han)料金(jin)(jin)屬（如(ru)錫、鉛(qian)）等。非金(jin)(jin)屬組(zu)分主(zhu)(zhu)要是含特殊(shu)添加劑的(de)熱固性物質（如(ru)溴化環氧樹脂）、玻璃纖維等。

1.1破碎對金屬與非金屬解離(li)的影響(xiang)

盡管電子(zi)廢棄(qi)(qi)物組成(cheng)復雜，但金(jin)屬(shu)(shu)(shu)和非金(jin)屬(shu)(shu)(shu)組分在力學性(xing)能(neng)方(fang)面差別很(hen)大(da)。一般(ban)情(qing)況下，電子(zi)廢棄(qi)(qi)物中各種非金(jin)屬(shu)(shu)(shu)成(cheng)分屬(shu)(shu)(shu)“脆(cui)性(xing)”材(cai)(cai)料。在一定(ding)的(de)破(po)(po)碎(sui)強度下，不同材(cai)(cai)料的(de)變(bian)形情(qing)況不同，脆(cui)性(xing)材(cai)(cai)料被破(po)(po)碎(sui)成(cheng)粉(fen)末，金(jin)屬(shu)(shu)(shu)材(cai)(cai)料則形成(cheng)多層球狀物，從而實(shi)現(xian)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)和非金(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)解離(li)。研究發現(xian)，印刷線路板一般(ban)破(po)(po)碎(sui)到0.6mm時，金(jin)屬(shu)(shu)(shu)顆粒基本(ben)上可達100%的(de)解離(li)。

1.2破碎(sui)對各種(zhong)金屬顆粒(li)解離的影響

電子(zi)(zi)廢棄物的(de)破碎(sui)(sui)一般以(yi)剪切、沖擊作用為主，常用的(de)破碎(sui)(sui)設(she)備有(you)錘(chui)碎(sui)(sui)機(ji)、切碎(sui)(sui)機(ji)等(deng)。錘(chui)碎(sui)(sui)機(ji)破碎(sui)(sui)程(cheng)度(du)的(de)重要衡量(liang)指(zhi)標是(shi)錘(chui)子(zi)(zi)的(de)轉(zhuan)速(su)。錘(chui)碎(sui)(sui)機(ji)在(zai)處理(li)電子(zi)(zi)廢棄物過(guo)程(cheng)中，金屬(shu)顆粒的(de)粒度(du)隨錘(chui)碎(sui)(sui)機(ji)轉(zhuan)速(su)的(de)增加(jia)而減小。但對于(yu)細(xi)粒徑＜0.5mm的(de)物料進一步(bu)研究表明，錘(chui)碎(sui)(sui)機(ji)的(de)破碎(sui)(sui)能力是(shi)有(you)限度(du)的(de)。

日本(ben)Jae-Chum LEE等人在(zai)利用(yong)形狀分離(li)方(fang)法(fa)回收印刷線(xian)路板上的銅、錫(xi)和鉛的研究表明：銅與錫(xi)、鉛的破碎限(xian)度不同。試驗結果如圖(tu)1，2所示。

圖1不同的錘速對銅顆粒分布的影響

圖2不同的錘速對錫鉛顆粒分布的影響

圖1中，隨(sui)著(zhu)錘速(su)的(de)增(zeng)加(jia)，＜500μm的(de)銅顆(ke)粒(li)不斷增(zeng)加(jia)，但＜297μm的(de)顆(ke)粒(li)隨(sui)著(zhu)錘速(su)的(de)增(zeng)加(jia)并無(wu)明顯的(de)變化，即(ji)＞500μm的(de)銅顆(ke)粒(li)能被(bei)磨碎的(de)粒(li)度范(fan)圍為297～500μm。

圖2中，當錘(chui)速(su)增加至(zhi)43.6m/s時(shi)，＜500μm的焊(han)料顆粒（主要成分是錫(xi)、鉛）的累計產率增加并趨(qu)于100%。同(tong)時(shi)，149～297μm的焊(han)料顆粒也(ye)不斷(duan)增加。

以上(shang)分析(xi)表明，隨著轉速的增(zeng)加，焊(han)料(liao)顆粒(li)度不斷減(jian)小(xiao)，而銅顆粒(li)的粒(li)度不小(xiao)于297μm，這樣(yang)即可實(shi)現(xian)不同金(jin)屬的解(jie)離。同時，利用傾(qing)斜(xie)振動平板（IVP）對297μm和149～297μm的物(wu)(wu)料(liao)分別進(jin)行研究發(fa)現(xian)，大顆粒(li)物(wu)(wu)料(liao)（主(zhu)要以銅為主(zhu)）比小(xiao)顆粒(li)物(wu)(wu)料(liao)（以焊(han)料(liao)為主(zhu)）更趨于球形(xing)。

2 物(wu)料粒度和形狀對空氣搖床分(fen)選的影響(xiang)

空氣(qi)搖(yao)床分選技(ji)術過去用于(yu)選種和(he)選礦(kuang)行業(ye)，現已成(cheng)功地應用于(yu)電子廢棄物的(de)商(shang)業(ye)化回收(shou)。在空氣(qi)搖(yao)床分選過程中，顆粒在氣(qi)流作用下(xia)(xia)分層，下(xia)(xia)面的(de)重(zhong)物料(liao)(liao)受板的(de)摩擦及(ji)振(zhen)動(dong)作用沿板作爬坡運動(dong)；輕顆粒則由于(yu)板的(de)傾斜而向(xiang)下(xia)(xia)漂移，從(cong)而實現物料(liao)(liao)的(de)分離。

一般空(kong)氣(qi)搖床(chuang)(chuang)由(you)流(liu)動(dong)(dong)層(ceng)(ceng)、振動(dong)(dong)層(ceng)(ceng)及風(feng)力分(fen)級(ji)組(zu)成，分(fen)選原理復雜。人(ren)們對空(kong)氣(qi)搖床(chuang)(chuang)分(fen)選技術(shu)進(jin)(jin)行大(da)量的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)表(biao)明：①不(bu)(bu)同密度(du)、相(xiang)(xiang)同粒(li)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)顆(ke)粒(li)，比粒(li)群平(ping)均密度(du)小的(de)(de)(de)(de)(de)輕顆(ke)粒(li)向(xiang)(xiang)上運動(dong)(dong)，重的(de)(de)(de)(de)(de)向(xiang)(xiang)下運動(dong)(dong)；②不(bu)(bu)同粒(li)度(du)相(xiang)(xiang)同密度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)顆(ke)粒(li)，比粒(li)群平(ping)均粒(li)度(du)小的(de)(de)(de)(de)(de)顆(ke)粒(li)向(xiang)(xiang)上運動(dong)(dong)，大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)向(xiang)(xiang)卜(bu)運動(dong)(dong)；③不(bu)(bu)同粒(li)度(du)和密度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)顆(ke)粒(li)將無法有效地進(jin)(jin)行分(fen)層(ceng)(ceng)和分(fen)離。這就對空(kong)氣(qi)搖床(chuang)(chuang)的(de)(de)(de)(de)(de)入料提(ti)出了較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)要求，即必(bi)須保證入料顆(ke)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)小和形狀不(bu)(bu)能相(xiang)(xiang)差太大(da)。因此，破碎后的(de)(de)(de)(de)(de)物料必(bi)須仔細分(fen)級(ji)，對窄(zhai)級(ji)別(bie)的(de)(de)(de)(de)(de)物料進(jin)(jin)行分(fen)選。

在張順利等人利用空氣搖床回收電子廢棄物金屬的研究中，樣品是PC和PCB廢品混合物（PC:PCB＝55%:45%）。采用破碎機（granulator）和形狀分離器（shape separator）對物料進行預先破碎、分級處理，其流程如圖3所示。

圖3空氣搖床分(fen)選預(yu)處理(li)過程(cheng)示意(yi)

電子廢(fei)棄物先經拆解、破碎、分(fen)級篩(shai)分(fen)后，＜7mm的(de)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)用(yong)于空氣(qi)(qi)(qi)搖床(chuang)分(fen)選(xuan)。試驗(yan)已經得到(dao)(dao)證(zheng)明，＜3mm的(de)金屬顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)已達到(dao)(dao)很好的(de)解離，利(li)用(yong)破碎機將<7mm的(de)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)碎至＜3mm。但此(ci)時顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)的(de)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)仍(reng)保持非(fei)均(jun)一性，如一部(bu)分(fen)銅絲顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)被拉長，而(er)樹(shu)脂和玻璃顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)近似方形(xing)或(huo)球(qiu)形(xing)。依據顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)不同，利(li)用(yong)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)分(fen)離器再處(chu)理(li)。形(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)分(fen)離器是一種(zhong)特(te)制(zhi)的(de)雙層(ceng)(ceng)(ceng)篩(shai)，上層(ceng)(ceng)(ceng)篩(shai)篩(shai)孔形(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)為長條形(xing)，規格(ge)為1mm×10mm，下層(ceng)(ceng)(ceng)篩(shai)篩(shai)孔形(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)為直徑(jing)0.6mm圓孔。＜3mm的(de)物料經過處(chu)理(li)后，分(fen)離器上層(ceng)(ceng)(ceng)篩(shai)篩(shai)上物大部(bu)分(fen)為方形(xing)塑料顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)(li)，下層(ceng)(ceng)(ceng)篩(shai)篩(shai)下物為粉狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)玻璃，中(zhong)(zhong)間部(bu)分(fen)為含銅量較高且形(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)相似的(de)物料。為保證(zheng)空氣(qi)(qi)(qi)搖床(chuang)入(ru)(ru)料的(de)粒(li)(li)(li)(li)(li)度差別不大，對形(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)分(fen)離器中(zhong)(zhong)間產物進一步(bu)窄粒(li)(li)(li)(li)(li)級分(fen)級，將入(ru)(ru)選(xuan)物料限定在(zai)一個狹小的(de)范圍內(nei)，一般為0.6mm～1.0mm粒(li)(li)(li)(li)(li)級，以保證(zheng)空氣(qi)(qi)(qi)搖床(chuang)的(de)分(fen)選(xuan)效(xiao)率(lv)。

3 顆(ke)粒(li)的粒(li)度(du)、形狀對渦電流(liu)分選(xuan)的影響(xiang)

3.1粒度的影響

渦電流分選（ECS）是在交變(bian)的(de)電、磁(ci)場中(zhong)利用作用在不同顆粒上(shang)的(de)磁(ci)性偏轉(zhuan)(zhuan)力(li)的(de)差異(yi)對物料進(jin)行分選的(de)。磁(ci)性偏轉(zhuan)(zhuan)力(li)除了與(yu)(yu)磁(ci)感應強(qiang)度、顆粒導電率有關外，還與(yu)(yu)顆粒的(de)維(wei)度、形狀(zhuang)有關。

過去渦電(dian)流(liu)分選機主要用于處理廢棄(qi)汽車(che)、城市(shi)垃圾(ji)（MSW）。在這種情況下(xia)，鋁的平均解離(li)度(du)為50mm，但電(dian)子廢棄(qi)物中鋁的平均解離(li)度(du)要相對小(xiao)得多(duo)。

目前(qian)研究開發的(de)高強度渦電流分(fen)選(xuan)機（HFECS），對(dui)于較小(xiao)的(de)顆(ke)粒也(ye)能進(jin)(jin)行有效的(de)分(fen)離回收鋁。通常(chang)，HFECS前(qian)設置預先篩(shai)分(fen)系統，將＜7mm的(de)干擾(rao)顆(ke)粒除去，＞7mm的(de)顆(ke)粒物用(yong)HFECS進(jin)(jin)行分(fen)離處理。作(zuo)用(yong)在小(xiao)于2～3mm的(de)細金屬顆(ke)粒上的(de)磁性偏轉(zhuan)力過小(xiao)而使運動軌跡趨于非金屬顆(ke)粒，所以小(xiao)于2～3mm的(de)顆(ke)粒無(wu)法(fa)用(yong)于HFECS進(jin)(jin)行有效分(fen)選(xuan)。

3.2形狀的影響

渦電(dian)流(liu)分選過程(cheng)(cheng)中(zhong)，顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)(de)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)是重要的(de)(de)影響因素(su)之一。由于顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)(de)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)不(bu)同，導(dao)致顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)所處的(de)(de)有(you)效(xiao)磁(ci)(ci)場各異。顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)(de)不(bu)規(gui)則形(xing)狀(zhuang)(zhuang)，不(bu)僅可削弱渦電(dian)流(liu)，還能使引起(qi)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)偏(pian)轉(zhuan)的(de)(de)磁(ci)(ci)場周圍環境和(he)磁(ci)(ci)場取向發生較大的(de)(de)變化，進而影響顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)(de)偏(pian)轉(zhuan)。對于給定體(ti)(ti)積(ji)不(bu)同形(xing)狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)導(dao)體(ti)(ti)，有(you)效(xiao)磁(ci)(ci)場強度（Be）遵循如下規(gui)律：Be（片(pian)狀(zhuang)(zhuang)導(dao)體(ti)(ti)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)）＞Be（球(qiu)形(xing)導(dao)體(ti)(ti)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)）。偏(pian)轉(zhuan)角度D與Be2成正比，則D（片(pian)狀(zhuang)(zhuang)導(dao)體(ti)(ti)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)）＞D（球(qiu)形(xing)導(dao)體(ti)(ti)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)）。試驗證明，在ECS分選過程(cheng)(cheng)中(zhong)，片(pian)狀(zhuang)(zhuang)或盤狀(zhuang)(zhuang)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)(de)偏(pian)轉(zhuan)遠大于球(qiu)形(xing)或不(bu)規(gui)則顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)(de)偏(pian)轉(zhuan)。所以，電(dian)子(zi)廢棄物破碎(sui)過程(cheng)(cheng)中(zhong)，要避免(mian)球(qiu)形(xing)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)及不(bu)規(gui)則顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)(de)產(chan)(chan)生，即避免(mian)物料過粉碎(sui)的(de)(de)產(chan)(chan)生。

4 結論

采用機械(xie)分離(li)方法處(chu)理(li)電子(zi)廢(fei)棄物過(guo)程中(zhong)，破碎解離(li)和(he)分級(ji)人選對分選作業(ye)有很大的(de)(de)影響。為(wei)了(le)提高(gao)產品的(de)(de)品位及回收率(lv)，應根(gen)據不同(tong)的(de)(de)分選方法，采取(qu)適當的(de)(de)破碎解離(li)及分級(ji)作業(ye)，以保(bao)證高(gao)效(xiao)地處(chu)理(li)電子(zi)廢(fei)棄物。同(tong)時，我們還(huan)需要開發新的(de)(de)處(chu)理(li)設備，尋(xun)找(zhao)更有效(xiao)的(de)(de)分離(li)手(shou)段(duan)。

參考文獻略

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章