真空蒸馏处理废旧线路板金属的试验设计与机理模型

摘要

复杂的结构和组成严重制约着废旧线路板的综合利用,而其中金属材料的处理是主要的瓶颈问题。废旧线路板金属的研究目前主要集中在铜和贵金属的回收,较少涉及其他金属的处理,而现有的研究在试验策略上存在较大缺陷,机理方面的讨论也较为缺乏。本文综合考虑资源性与危害性,利用真空蒸馏技术处理废旧线路板金属混合物,进行了试验设计,并在此基础上研究了金属真空蒸馏的效应机理。
　　运用全因子设计,评估了压强、温度、时间、粒度和质量对纯金属真空蒸馏的效应,响应量为气化率。并将金属蒸馏分为蒸发、传质和冷凝三个过程,对这三个过程分别进行了数学分析,建立和求解了纯金属蒸馏模型。结果表明,低水平压强的效应不显著,在后续的试验中,操作压强选取0.1 Pa。温度和时间的效应是统计显著的,而且温度和时间的变大都能引起气化率的增大,另外,时间处于高水平时,温度变化引起的气化率变化值大于低水平时间下的变化值。数学模型的计算结果与因子效应一致,即纯金属蒸馏模型解释了过程的机理。
　　在纯金属试验和模型研究的基础上,进行了全因子设计,优化真空蒸馏分离焊锡的工艺参数,并在纯金属模型中,引入活度系数与粒度、质量两个因子,并认为这两个因子存在函数关系,提出了全熔金属分离模型的思路。试验结果表明,温度、时间、粒度和质量的主效应显著,而质量在效应上与粒度相反。
　　利用响应面设计分析了真空蒸馏除锌的因子效应,结果表明,粒度为70 mesh时,锌气化率达到极值。质量对气化率、气化量这两个响应量的效应是相反的。以试验研究为基础,对纯金属蒸馏模型进行了改进。在传质方程中引入Blake-Kozeny-Burke-Plummer方程,然后将新的传质方程转化为关于蒸馏速率的隐函数,提出了整数层和小数层的概念,建立并求解了非全熔金属分离模型,对真空蒸馏除锌的机理进行了阐述。
　　根据试验设计和机理模型的优化结果,利用真空蒸馏处理废旧线路板金属混合物,重点考察了其中锌的去除,研究表明锌实现了高效去除,气化率能够达到99.79％。

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前言

第一章 文献综述

1.1 废旧线路板的组成与危害

1.2 废旧线路板资源化技术

1.3 金属真空蒸馏技术

1.4 试验设计

1.5 本文研究内容

第二章 原料设备与研究方法

2.1 原料设备

2.2 研究方法

第三章 纯金属真空蒸馏的因子设计和机理模型

3.1 试验部分

3.2 纯金属蒸馏模型

3.3 小结

第四章 真空蒸馏分离焊锡的因子设计和全熔模型

4.1 试验部分

4.2 全熔金属分离模型

4.3 小结

第五章 真空蒸馏除锌的响应面设计和非全熔模型

5.1 试验部分

5.2 非全熔金属分离模型

5.3 小结

第六章 废旧线路板金属混合物的真空蒸馏

6.1 金属与非金属的分离

6.2 金属混合物的真空蒸馏

6.3 小结

第七章 结论与创新点

7.1 结论

7.2 创新点

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录