废旧印刷电路板粉体的超声波高压静电分离方法及其系统

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废旧印刷电路板粉体的超声波高压静电分离方法及其系统\n技术领域：\n[0001] 本发明涉及一种废旧印刷电路板粉体的超声波高压静电分离方法及其系统，是对废旧印刷电路板进行有效、无害、资源化的回收，属于资源循环技术领域。\n背景技术：\n[0002] 随着经济发展及科技进步，电子工业和信息高科技产业迅猛发展，电子废弃物问题不可避免地摆在了我们面前。大量废旧电器被遗弃而形成电子废弃物，并逐渐成为城市固体废弃物的重要组成部分。电子废弃物具有价值与危害的两面性。电子废弃物中含有大量的金属和含溴阻燃剂等有机物质，采用常规处理方法可能会对环境造成长期危害；同时它含有金、银、铜、铁、镍、锂等大量金属，具有不可低估的价值。如果在收集过程中将电子废弃物合理的分类，个别金属的含量可以远高于相应的矿石品位。在资源价格大幅上涨的今天，电子废弃物可以算得上一座不用勘探的宝藏。如何妥善有效地处理处置电子废弃物并力求使其资源化，已成为伴随我国社会经济发展而产生的一个全新课题。\n[0003] 印刷电路板是电子工业的基础，也是各种电子产品的核心部件，主要用于电子元件的互相连接。它被广泛应用于电脑、通讯设备、测控仪器仪表、家庭电器等领域。废旧印刷电路板中含有高品位的贵金属及具有回收意义的可再生材料，具有很高的资源价值。而相对于从原矿中提取这些金属来说，对废印刷电路板进行回收处理所需能耗较少，回收过程中产生的二次废物量也少。贵重金属回收一直是推动印刷电路板回收工业的巨大动力，而基板中的树脂纤维还可用来当填料以减少能源资源的损耗，含有的塑料则可满足较为严格的焊接工艺及其他材料要求，能抵制较高的热力学检验和苛刻的环境条件，所以可作为良好的阻火剂和建筑材料。因此，在自然资源供求矛盾日益加剧的今天，回收利用废旧电路板中的贵重金属和再生材料可有效缓解资源压力，同时能够显著降低生产成本，对于促进我国循环经济的发展，顺利实现我国的可持续发展具有长远而深刻的意义。\n[0004] 目前我国对电子废弃物的处理处置主要有两种方式：一是将尚有使用价值的旧电器拼装和简单维修后，销售给城乡低收入群体或流动群体使用。另一种方式是将完全丧失使用功能的废电器，在未采取任何环保措施的情况下，采用人工拆解和酸洗、火烤等方式处理，仅使其中很小部分资源再生利用(如各种金属)，而将处理产生的废渣、废液等各种废弃物就地堆放、焚烧或填埋。废旧印刷电路板的机械回收，具有成本低，操作简单，不易造成二次污染等优点，可得到规模化的应用。\n[0005] 中国发明专利《一种由印刷电路板回收有价物质的方法》(王文彬，专利号\n98105592.3)将废旧电路板依序经过高速转剪断机、高速粉碎机、冲击破碎机、粉化机、磨粉机和水槽，依次经过剪碎、破碎、重击、粉化及金属物质与非金属物质的分离，整个过程工序复杂，而且破碎流程琐碎，破碎后的物料采用水槽来进行分选，由于细小物料在水中不宜分散，容易造成团聚，分选效率低下，还存在分离后水污染等问题。中国发明专利《废印刷电路板的粉碎分离回收工艺及其所用设备》(沈志刚，专利号99102862.7)将片状印刷电路板通过粗破碎、细破碎，通过筛分分成不同的粒度级别，各级别采用的风速不同的空气分离器分离，实现金属粉与非金属粉的分离。其缺点是分级过多，分选分选效率低下，物料的形状对分选的影响大；细粒级的物料(-0.074mm)不能得到有效地分选回收。中国发明专利《电子废弃物板卡上有价成分的干法物理回收工艺》(赵跃民等，申请号03113180.8)将废弃板卡经双齿辊剪切机、高效冲击破碎机、磁选机、分级筛、涡电流分选机、阻尼式气力分选机、滚筒静电分选机、摩擦电选机，依次进行剪切、破碎、筛分、分选，分离的到金属富集体和非金属物质，该工艺流程复杂，分离成本高。中国发明专利《废旧印刷电路板的破碎及高压静电分离方法》(许振明等，申请号200510023785.5)将废印刷电路板先破碎成5mm-20mm的碎片，再进一步粉碎成0.5mm-O.06mm的颗粒，之后通过高压静电分离方法，实现金属颗粒与非金属颗粒的分离。该工艺破碎后的细颗粒由于相互间作用力及环境湿度的影响，容易发生团聚，影响静电分离效果，不能实现有效地回收。据国外报道，国外采用的的处理方法是采用液氮对废旧印度刷电路板进行冷冻，在进行破碎，分选，分选包括电选、涡电流分选、磁选，气流分选，分选的过程分级较多，过程琐碎，气流分选分选效率低，对细粒级物料(-0.074mm)分选效果差，不能实现工业上规模化。\n发明内容\n[0006] 本发明的目的在于提供一种废旧印刷电路板粉体的超声波高压静电分离方法及其系统，通过超声波的粉碎和干燥作用，解决了粉体物料之间由于内摩擦，潮解等原因引起的团聚等现象，加强了静电作用，利用粉体物料间导电性能的差异，通过高压静电分选，在静电引力和机械力的作用下，实现金属与非金属的有效分离回收。\n[0007] 废旧印刷电路板粉体颗粒中主要是各种有机材料塑料等非金属颗粒及铜、铁、金等金属颗粒，针对废旧印刷电路板粉体颗粒的不同特点及目前废旧印刷电路板回收技术上的不足，本发明提出采用超声波高压静电分离的方案，来实现金属颗粒与非金属颗粒的有效分离。\n[0008] 本发明提供了一种废旧印刷电路板粉体的超声波高压静电分离系统，包括混料腔\n3以及与之连接的进料装置2、排料口6，其中在所述的混料腔3内设有超声波发生器1和电晕电极4，电晕电极4通过导线与静电发生器5连接，在排料口6的出口处设有放电极板7，放电极板7的另一端与高压静电接地辊筒8衔接，高压静电接地辊筒8的下方两侧分别放置非金属颗粒收集槽11、金属颗粒收集槽12，在高压静电接地辊筒8与非金属颗粒收集槽\n11同侧的侧面设有辊筒刷9，辊筒刷9的刷毛紧贴高压静电接地辊筒8。\n[0009] 上述的废旧电路板粉体的超声波高压静电分离系统，其中的放电极板7的高度和倾斜角度可自由调节。\n[0010] 本发明还提供了一种利用上述分离系统实现废旧电路板粉体的超声波高压静电分离的方法，主要包括如下步骤：\n[0011] 启动超声波发生器1和电晕电极4，将破碎后的50-100目的废旧印刷电路板的混合颗粒，通过进料装置2装入混料腔3，超声波破坏颗粒间的粘附，降低环境湿度，电晕电极使所有颗粒都饱和荷电，之后所有颗粒落在放电极板7上，金属颗粒迅速失去电荷，在离心力和重力的综合作用下，金属颗粒飞离辊筒，落入金属颗粒收集槽12中；带电荷的非金属颗粒在高压静电辊筒的静电力作用下，被吸附在辊筒表面，随辊筒转动，被后面的辊筒刷9刷落，落入非金属颗粒收集槽11中，实现金属颗粒和非金属颗粒的分离。\n[0012] 在上述的废旧电路板粉体的超声波高压静电分离的方法中，超声波发生器1的工作频率在25KHz～120KHz范围内，电晕电极4的电压在5KV-10KV，电流2-5mA范围内。\n[0013] 超声波高压静电分选的原理是通过超声波的作用，来破坏细颗粒之间的粘附，干燥分选颗粒，降低环境湿度，加强静电效果，通过混料腔中的电晕电极作用，使颗粒都带电荷，金属颗粒通过放电极板迅速放电，在高压静电辊筒的作用下，带电荷的非金属颗粒由于静电辊筒的静电引力被吸附在辊筒表面，被后面的辊筒刷刷落，落入非金属收集槽中，金属颗粒由于机械力的作用飞离辊筒，落入金属收集槽中。\n[0014] 本发明具有以下有益效果：\n[0015] 本发明采用的超声波高压静电分离方法，与普通的高压静电分离方法相比，分选效率高，效果好，与传统的气流分选及重力分选相比，具有高效，成本低，无污染，易规模化等优点，完全解决了焚烧、酸浸等处理方法所带来的严重二次污染问题。\n附图说明\n[0016] 附图1为本发明超声波高压静电分离方法的示意图\n[0017] 图中，1.超声波发生器2.进料装置3.混料腔4.电晕电极5.静电发生器6.排料口7.放电极板8.高压静电接地辊筒9.辊筒刷10.金属和非金属混合颗粒11.非金属颗粒收集槽12.金属颗粒收集槽\n具体实施方式\n[0018] 本发明中采用的超声波高压静电分离方法如图所示，首先将破碎后的50-100目的废旧印刷电路板混合颗粒通过进料装置2均匀加入到混料腔3中。\n[0019] 开启混料腔3左侧壁上的超声波发生器1，超声波发生器1工作频率25KHz～\n120KHz范围内可调，通过超声波发生器1发射超声波，使混料腔3中金属和非金属混合颗粒\n10产生震动。\n[0020] 开启静电发生器5，通过混料腔3中的电晕电极4作用，使金属颗粒和非金属混合颗粒10带有饱和荷电。\n[0021] 金属和非金属混合颗粒10通过排料口6顺利排出，经过可自由调节的放电极板7进行放电，金属颗粒迅速放电，非金属颗粒放电慢，继续保留电荷。\n[0022] 高压静电接地辊筒8对带电荷的非金属颗粒产生静电吸引，被吸附在辊筒表面，随辊筒转动，带到辊筒后方，被辊筒刷9刷落，落入非金属颗粒11收集槽，金属颗粒不受静电吸引，在离心力和重力的综合作用下被甩落，落入金属颗粒收集槽12中。\n[0023] 本发明电晕电极在5KV-10KV，电流2-5mA范围可调，本发明在实际操作中，可根据废旧印刷电路板的种类和破碎的粒度要求，确定工艺参数。