0 前言

隨著信息時代的發(fā)展，大量被廢棄的電子電器設備將對環(huán)境造成新的污染。本文就利用機械分離技術從破碎環(huán)節(jié)入手，闡述了破碎對電子廢棄物中不同金屬及金屬與非金屬間的解離影響，然后分別分析破碎和分級對空氣搖床分選、高強度渦電流分選等材料富集方法的影響。

1 破碎對物料解離的影響

電子廢棄物的材料組成和結合方式都很復雜。其組成主要為兩大類：金屬和非金屬。金屬組分主要包括鐵磁體、有色金屬（如銅、鋁）、貴重金屬（如金、銀）及焊料金屬（如錫、鉛）等。非金屬組分主要是含特殊添加劑的熱固性物質(zhì)（如溴化環(huán)氧樹脂）、玻璃纖維等。

1.1破碎對金屬與非金屬解離的影響

盡管電子廢棄物組成復雜，但金屬和非金屬組分在力學性能方面差別很大。一般情況下，電子廢棄物中各種非金屬成分屬“脆性”材料。在一定的破碎強度下，不同材料的變形情況不同，脆性材料被破碎成粉末，金屬材料則形成多層球狀物，從而實現(xiàn)金屬和非金屬的解離。研究發(fā)現(xiàn)，印刷線路板一般破碎到0.6mm時，金屬顆?；旧峡蛇_100%的解離。

1.2破碎對各種金屬顆粒解離的影響

電子廢棄物的破碎一般以剪切、沖擊作用為主，常用的破碎設備有錘碎機、切碎機等。錘碎機破碎程度的重要衡量指標是錘子的轉速。錘碎機在處理電子廢棄物過程中，金屬顆粒的粒度隨錘碎機轉速的增加而減小。但對于細粒徑＜0.5mm的物料進一步研究表明，錘碎機的破碎能力是有限度的。

日本Jae-Chum LEE等人在利用形狀分離方法回收印刷線路板上的銅、錫和鉛的研究表明：銅與錫、鉛的破碎限度不同。試驗結果如圖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，隨著錘速的增加，＜500μm的銅顆粒不斷增加，但＜297μm的顆粒隨著錘速的增加并無明顯的變化，即＞500μm的銅顆粒能被磨碎的粒度范圍為297～500μm。

圖2中，當錘速增加至43.6m/s時，＜500μm的焊料顆粒（主要成分是錫、鉛）的累計產(chǎn)率增加并趨于100%。同時，149～297μm的焊料顆粒也不斷增加。

以上分析表明，隨著轉速的增加，焊料顆粒度不斷減小，而銅顆粒的粒度不小于297μm，這樣即可實現(xiàn)不同金屬的解離。同時，利用傾斜振動平板（IVP）對297μm和149～297μm的物料分別進行研究發(fā)現(xiàn)，大顆粒物料（主要以銅為主）比小顆粒物料（以焊料為主）更趨于球形。

2 物料粒度和形狀對空氣搖床分選的影響

空氣搖床分選技術過去用于選種和選礦行業(yè)，現(xiàn)已成功地應用于電子廢棄物的商業(yè)化回收。在空氣搖床分選過程中，顆粒在氣流作用下分層，下面的重物料受板的摩擦及振動作用沿板作爬坡運動；輕顆粒則由于板的傾斜而向下漂移，從而實現(xiàn)物料的分離。

一般空氣搖床由流動層、振動層及風力分級組成，分選原理復雜。人們對空氣搖床分選技術進行大量的研究表明：①不同密度、相同粒度的顆粒，比粒群平均密度小的輕顆粒向上運動，重的向下運動；②不同粒度相同密度的顆粒，比粒群平均粒度小的顆粒向上運動，大的向卜運動；③不同粒度和密度的顆粒將無法有效地進行分層和分離。這就對空氣搖床的入料提出了較高的要求，即必須保證入料顆粒的大小和形狀不能相差太大。因此，破碎后的物料必須仔細分級，對窄級別的物料進行分選。

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空氣搖床分選預處理過程示意

電子廢棄物先經(jīng)拆解、破碎、分級篩分后，＜7mm的顆粒用于空氣搖床分選。試驗已經(jīng)得到證明，＜3mm的金屬顆粒已達到很好的解離，利用破碎機將<7mm的顆粒碎至＜3mm。但此時顆粒的形狀仍保持非均一性，如一部分銅絲顆粒被拉長，而樹脂和玻璃顆粒近似方形或球形。依據(jù)顆粒形狀的不同，利用形狀分離器再處理。形狀分離器是一種特制的雙層篩，上層篩篩孔形狀為長條形，規(guī)格為1mm×10mm，下層篩篩孔形狀為直徑0.6mm圓孔。＜3mm的物料經(jīng)過處理后，分離器上層篩篩上物大部分為方形塑料顆粒，下層篩篩下物為粉狀玻璃，中間部分為含銅量較高且形狀相似的物料。為保證空氣搖床入料的粒度差別不大，對形狀分離器中間產(chǎn)物進一步窄粒級分級，將入選物料限定在一個狹小的范圍內(nèi)，一般為0.6mm～1.0mm粒級，以保證空氣搖床的分選效率。

3 顆粒的粒度、形狀對渦電流分選的影響

3.1粒度的影響

渦電流分選（ECS）是在交變的電、磁場中利用作用在不同顆粒上的磁性偏轉力的差異對物料進行分選的。磁性偏轉力除了與磁感應強度、顆粒導電率有關外，還與顆粒的維度、形狀有關。

過去渦電流分選機主要用于處理廢棄汽車、城市垃圾（MSW）。在這種情況下，鋁的平均解離度為50mm，但電子廢棄物中鋁的平均解離度要相對小得多。

目前研究開發(fā)的高強度渦電流分選機（HFECS），對于較小的顆粒也能進行有效的分離回收鋁。通常，HFECS前設置預先篩分系統(tǒng)，將＜7mm的干擾顆粒除去，＞7mm的顆粒物用HFECS進行分離處理。作用在小于2～3mm的細金屬顆粒上的磁性偏轉力過小而使運動軌跡趨于非金屬顆粒，所以小于2～3mm的顆粒無法用于HFECS進行有效分選。

3.2形狀的影響

渦電流分選過程中，顆粒的形狀是重要的影響因素之一。由于顆粒的形狀不同，導致顆粒所處的有效磁場各異。顆粒的不規(guī)則形狀，不僅可削弱渦電流，還能使引起顆粒偏轉的磁場周圍環(huán)境和磁場取向發(fā)生較大的變化，進而影響顆粒的偏轉。對于給定體積不同形狀的導體，有效磁場強度（Be）遵循如下規(guī)律：Be（片狀導體顆粒）＞Be（球形導體顆粒）。偏轉角度D與Be2成正比，則D（片狀導體顆粒）＞D（球形導體顆粒）。試驗證明，在ECS分選過程中，片狀或盤狀顆粒的偏轉遠大于球形或不規(guī)則顆粒的偏轉。所以，電子廢棄物破碎過程中，要避免球形顆粒及不規(guī)則顆粒的產(chǎn)生，即避免物料過粉碎的產(chǎn)生。

4 結論

采用機械分離方法處理電子廢棄物過程中，破碎解離和分級人選對分選作業(yè)有很大的影響。為了提高產(chǎn)品的品位及回收率，應根據(jù)不同的分選方法，采取適當?shù)钠扑榻怆x及分級作業(yè)，以保證高效地處理電子廢棄物。同時，我們還需要開發(fā)新的處理設備，尋找更有效的分離手段。

參考文獻略

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