破碎废弃硒鼓、废旧冰箱箱体的涡流分选及工程应用

摘要

电子废弃物蕴含丰富的资源，被称为“城市矿山”。目前，国内外电子废弃物的处理与资源化过程中普遍存在着资源利用效率低、技术及装备简易落后、易带来二次污染等问题。开发新工艺、新设备成为电子废弃物资源化领域的迫切需求。本文在分析了废弃硒鼓、废旧冰箱箱体物料组分的基础上，设计了废弃硒鼓、废旧冰箱箱体资源化工艺。建立了涡流分选的涡流力模型，颗粒分离距离计算模型，为废弃硒鼓、废旧冰箱箱体资源化关键技术涡流分选提供理论基础。在理论分析的基础上，构建了废弃硒鼓、废旧冰箱箱体资源化生产线，并对生产线各工序的操作参数进行了优化，实现了废弃硒鼓、废旧冰箱箱体的破碎解离-涡流分选。并对废弃硒鼓、废旧冰箱箱体资源化生产线进行了环境风险分析。
　　在分析废弃硒鼓和废旧冰箱箱体物料组分的基础上，分别提出了废弃硒鼓的封闭破碎、旋风/除尘、磁选、涡流分选和废旧冰箱箱体的封闭破碎-活性炭吸附-气流分选-磁选-涡流分选的回收工艺。
　　涡流分选由于影响因素众多，生产中分离效率低，难以满足生产需要。通过正交试验设计的方法，研究了涡流分选过程中操作参数对涡流分选的影响。实验结果表明磁辊转速与输送带喂料线速度之差(ωR-v)为影响涡流分选的关键因素，输送带喂料速度(v)为一般因素，接料位置（H)为次要因素。喂料速度越小，磁辊转速与输送带喂料线速度之差越大，分选效果越好;接料位置0.9 m为实验室涡流分选机最佳接料位置。
　　建立了涡流分选涡流力模型，并通过对颗粒运行轨迹中脱离角(α0)的计算表明，计算结果与实验结果相吻合。与以前模型相比，新建的模型增加了对颗粒因素（圆形颗粒半径，矩形，三角形片状颗粒的长、宽、高、周长）和磁辊参数（磁辊直径，磁辊表面磁场强度）的分析。新建的涡流力模型可用来指导涡流分选操作参数调节，涡流分选机结构设计，和物料的破碎。
　　建立了涡流分选颗粒分离距离计算模型，对颗粒运行轨迹中磁场逃逸点进行了研究。与以前模型相比，新模型增加了磁场边界、接料位置等涡流分选影响参数。模型可用来预测涡流分选效果。模型建立过程中得出了颗粒尺寸因素＞磁场转速因素＞颗粒形状因素的涡流分选影响因素关系。根据涡流力模型和颗粒分离距离计算模型总结出了提高涡流分选分离效率的方法，并在此基础上设计了分选性能更好的涡流分选机。
　　根据设计的工艺，采用新设计的涡流分选机及其它机械设备，分别构建了废弃硒鼓、废旧冰箱箱体资源化生产线，并通过总结出的提高涡流分选的方法与实验对生产线涡流分选工序及其它工序的操作参数进行了优化。
　　(i)废弃硒鼓资源化生产线优化的操作参数为:破碎机转速1200 rpm，筛网筛孔尺寸15 mm，破碎机装备冷凝水系统;旋风分离器风机风速1.4 m/s;布袋除尘器风机风速0.3 m/s;磁选机转速350 rpm(3.3 m/s);涡流分选机喂料速度40rpm(0.4 m/s)，磁辊转速800 rpm(7.5 m/s)。生产线总功率190 kW，回收能力500kg/h，回收率98.2％。
　　(ii)废旧冰箱箱体资源化生产线优化的操作参数为:破碎机转速1800 rpm，筛网筛孔尺寸10 mm，破碎机外壁装备冷凝水系统;活性炭吸附塔风机转速1200rpm，管道气流入口筛网筛孔孔尺寸0.5 mm;气流分选机风机风速0.95 m/s;磁选机转速350 rpm(3.3 m/s);涡流分选机喂料速度:40 rpm(0.4 m/s)，磁场转速1000 rpm(7.5 m/s)。生产线总功率240 kW，回收能力773.8 kg/h，回收率达97.6％。
　　对废弃硒鼓资源化生产线噪声排放水平、空气颗粒物浓度、碳粉泄漏情况，对废旧冰箱箱体资源化生产线噪声排放水平，CFC-11泄漏情况，空气颗粒物浓度及其中重金属浓度，和各工序余灰中重金属浓度进行了监测和分析。
　　(i)废弃硒鼓资源化生产线环境风险分析结果为:破碎，搅拌-磁选工序噪声排放水平超过90 dB(A)（职业安全健康噪声标准），采用隔声罩处理后，噪声排放水平降至67.6 dB(A);空气颗粒物浓度(TSP、PM10)达我国室内空气质量标准，TSP中碳粉有机组分浓度最高为0.026 mg/m3，PM10中未检测到碳粉有机组分，生产线不存在碳粉泄漏危害人体健康的危险。
　　(ii)废旧冰箱箱体资源化生产线环境风险分析结果为:破碎工序噪声水平超过90 dB(A)（职业安全与健康噪声标准），经隔声罩处理后噪声水平降至69.7dB(A);破碎机和气流分选机附件检测到浓度6-9 mg/m3和5-7 mg/m3的CFC-11气体，其值低于我国规定的氟化物排放浓度标准(11 mg/m3);破碎机腔内CFC-11浓度较高(216-739 mg/m3)，但由于活性炭吸附塔的作用，车间内和活性炭吸附塔气流出口处均未检测到CFC-11气体;空气颗粒物(TSP、PM10)浓度符合我国室内空气质量标准，且其中重金属浓度不会威胁人体健康;生产线余灰中检测到铜(1672-11925 mg/kg)、铅(356.1-11490 mg/kg)、锡(211.9-686.5mg/kg)三种重金属，铜的最高浓度超过土壤环境质量标准30倍，铅的最高浓度超标20倍。
　　以上研究为破碎废弃硒鼓、废旧冰箱箱体涡流分选提供了理论基础，提出了高效、环保、经济可行的废弃硒鼓、废旧冰箱箱体无害化处置方法，同时也为回收其它电子废弃物提供了技术储备与参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 电子废弃物简述

1．1．1 电子废弃物

1．1．2 电子废弃物资源性与危害性

1．1．3 电子废弃物管理条例和法律法规

1．2 电子废弃物机械-物理法回收技术

1．2．1 破碎

1．2．2 磁选

1．2．3 气流分选

1．2．4 涡流分选

1．3 废弃硒鼓及回收现状

1．3．1 废旧、废弃硒鼓

1．3．2 废弃硒鼓的资源性与危害性

1．3．3 废胆硒鼓的处置

1．3．4 废弃硒鼓的处置

1．4 废旧冰箱及其回收现状

1．4．1 废旧冰箱

1．4．2 废旧冰箱的资源性和危害性

1．4．3 废旧冰箱回收技术现状

1．4．4 废旧冰箱中氟利昂回收技术现状

1．5 本课题研究目的与内容

1．5．1 研究目的

1．5．2 研究内容

1．5．3 研究路线图

第二章 废弃硒鼓、废旧冰箱箱体物料组分分析及资源化工艺设计

2．1 引言

2．2 废弃硒鼓物料组分分析及资源化工艺设计

2．2．1 废弃硒鼓手工拆解

2．2．2 废弃硒鼓物科组分分析

2．2．3 资源化工艺设计

2．3 废旧冰箱箱体物料组分分析及资源化工艺设计

2．3．1 废旧冰箱箱体的破碎

2．3．2 废旧冰箱箱体组成物料分析

2．3．3 资源化工艺设计

2．4 小结

第三章 涡流分选操作参数的研究

3．1 引言

3．2 试验材料与设备

3．3 涡流分选预实验

3．4 涡流分选正交设计试验

3．5 小结

第四章 涡流分选中涡流力模型建立

4．1 引言

4．2 原料、设备

4．2．1 原料

4．2．2 设备

4．3 涡流力模型的建立

4．3．1 涡流分选机磁辊磁场分布和强度模拟

4．3．2 铝片颗粒内部感应漏电流强度计算

4．3．3 铝片颗粒内感应磁场强度的计算

4．3．4 变频磁场中铝片颗粒所受到的涡流力的计算

4．4 涡流分选中铝片颗粒从输送带脱离时脱离角的计算

4．4．1 涡流分选中铝片颗粒脱离磁辊表面脱离现象的产生

4．4．2 脱离角的计算

4．5 脱离角验证试验

4．6 涡流力模型与以前模型对比

4．7 小结

第五章 铝、塑料颗粒涡流分选分离距离计算模型的建立

5．1 引言

5．2 颗粒涡流分选运动行为分析

5．3 铝片与塑料分离距离计算模型的建立

5．3．1 涡流分选中铝片颗粒磁辊脱离点的计算

5．3．2 涡流分选中铝片颗粒磁场逃逸点计算模型

5．3．2 涡流分选中铝片颗粒水平抛射距离计算模型

5．3．3 涡流分选中塑料颗粒的水平抛射距离计算模型

5．3．4 铝片与塑料颗粒分离距离的计算

5．4 验证试验

5．5 铝片颗粒水平抛射距离计算结果分析

5．6 新建颗粒分离距离计算模型的用途

5．6．1 预测涡流分选分离质量

5．6．2 指导涡流分选，获得更好分离质量

5．8 涡流分选机设计

5．8 小结

第六章 废弃硒鼓、冰箱箱体资源化生产线的研究

6．1 引言

6．2 废弃硒鼓资源化生产线的研究

6．2．1 废弃硒鼓资源化生产线的构建

6．2．2 废弃硒鼓环境友好资源化生产线各工序操作参数的研究

6．2．3 废弃硒鼓资源化生产线回收率的研究

6．2．4 对比手工拆解，废弃硒鼓资源化生产线优越性探讨

6．3 废旧冰箱箱体资源化生产线研究

6．3．1 废旧冰箱箱体资源化生产线构建

6．3．2 废旧冰箱回收生产线各工序操作参数的优化

6．3．3 废旧冰箱箱体资源化生产线回收率的研究

6．3．4 所建生产线与其他废旧冰箱箱体资源化生产线对比

6．4 小结

第七章 废弃硒鼓、废旧冰箱箱体资源化生产线环境风险分析

7．1 引言

7．2 设备和方法

7．3 废弃硒鼓资源化生产线环境风险因子监测和评价

7．3．1 监剥项目及采样位置分布

7．3．2 监测结果与评价

7．3 废旧冰箱箱体资源化生产线环境风险因子监测和评价

7．3．1 监测项目及采样位置

7．3．3 监测结果与评价

7．4 待改进目标与措施

7．4．1 待改进目标

7．4．2 改进措施

7．5 小结

结论与展望

结论

展望

创新点

参考文献

研究成果和获奖情况

致谢