机械处理技术回收废弃电路板中金属富集体的研究

2.2废弃电路板的湿法冲击细碎研究
废弃电路板在常规破碎过程中产生了大量的粉尘和有害气体，恶化了工作环境。如何有效防止废弃电路板机械破碎过程中产生的二次污染问题，是当前研究的重点之一[13-15]。为此，作者所在课题组进行了废弃电路板湿法冲击破碎的研究，为废弃电路板破碎解离过程有效控制有害气体和粉尘的释放提供了理论依据和技术支持。
湿法冲击式破碎机在运行过程中，水作为介质不断通入破碎装置中。水的存在可以有效地避免粉尘的扩散，同时解决了粉碎过程中局部温度过高产生有害气体的问题。水在整个破碎工艺中循环利用，只需在工艺中补充新水。水的存在使破碎机的破碎环境发生了改变，在锤齿与物料的冲击、研磨、撕扯过程中，水实质上起到了一种润滑、缓冲的作用，这直接降低了锤齿与物料接触时的撞击强度，同时加速了破碎后物料的排出，有效避免了破碎过程中的过粉碎现象。与废弃电路板的干法破碎工艺相比，湿法破碎具有破碎效率高、过粉碎现象轻、无二次污染等优点。表1为废弃线路板湿法破碎后的筛分化验结果。
表1废弃线路板湿法破碎后的筛分化验结果

由表1知，废弃电路板中的金属主要分布在-2～+0.5mm粒级，金属在较粗级别富集有利于后续的分选作业。借助VM-01视频显微仪对不同粒级的物料进行观察，可知废弃电路板上的插槽在-5+2mm粒级金属几乎完全解离，基板中金属在-1mm粒级解离度为88％，集成电路中金属在-1mm粒级的解离度为85％[16]，在-0.5mm粒级，基板和集成电路中金属的解离度为100％。因此，研究者以-0.5mm破碎物料为考察对象，自制了一种新型分选装置，以水为介质回收废弃电路板中的金属。
3.废弃电路板的液固两相流分选研究
基于干涉沉降理论和液固流态化分层理论，研究者自制了液固两相流变径分选床。破碎后物料通过一个入料缓冲桶切向进入分选机，与一上升水流相遇而形成干扰床层或称沸腾床层。当达到稳定状态后，入料中密度低于床层平均密度的颗粒会浮起，并进入浮物产品流。密度高于床层平均密度的颗粒则穿过床层，进入沉物流，从而实现轻重物料的分选。水流由下部给入，物料从上部给入，分选装置设计为圆锥状，由于上部水流速度减小，将增加物料的松散度。图1为液固两相流变径分选床工艺设计图。

图1实验工艺流程设计
针对线路板破碎后多密度较宽粒级物料，液固两相流分选床结构进行了独特设计。变径使得湍流和层流可以共存于一体，湍流加大了物料与水的混合程度，有利于物料中不同成份颗粒间的脱离；层流提供了一个有序的沉降环境，通过参数的控制，保障金属与非金属间由于沉降速度的差异可以得到最有效的分离。为了保证介质流动的稳定性和均匀性，在液固两相流分选床内增加了流体分布器。流体分布器的设计满足以下要求：（1）产生均匀而稳定的上升水流；（2）流体分布器具有合适的管间距以保证精矿顺利排出；（3）防止小孔堵塞和磨损，同时便于加工。为了改善径向液速的不均匀分布造成的液相返混现象，研究者设计了变孔径分布板。使分布板阻力从边缘向中心，阻力按抛物线规律增大，改善了床内液速径向的不均匀分布。流体分布器的结构为多管式分布器和侧流式分布器相结合的锥孔式流体分布器，同时兼顾到孔径的非均匀性，既便于加工和有效地防止堵塞，又可以在一定程度上缓解液相返混。
工艺在细碎和重力分选过程中都采用水作为介质，因此该工艺开发了专门的水循环系统。它不仅实现了细碎和重力分选设备间的水循环使用，而且通过专门的固液分离子系统实现了非金属材料和水介质的有效分离，既保证了水循环使用的效率，又实现了非金属材料的有效回收。图2为废弃电路板破碎后物料的分选工艺。

图2废弃线路板破碎物料中富集金属的实验工艺
表2分选实验结果