阻尼式脉动气流分选装置处理电子废弃物的基础研究.pdf

固 废 处 理 阻尼式脉动气流分选装置处理电子废弃物 的基础研究 ＊ 段晨龙 何亚群 赵跃民 宋树磊 王海锋 中国矿业大学, 江苏徐州 221008 摘要 采用机械物理回收方法对电子废弃物进行资源化利用具有巨大的经济效益和社会效益 。针对电子废弃物的特 点, 作者采用阻尼式脉动气流分选装置对电子废弃物中有价组分的分选进行了研究。 研究表明, 与传统气流分选装置 相比, 阻尼式脉动气流分选装置可获得更高的分选效率和更宽范围的操作条件。 关键词 电子废弃物 机械回收 气流分选装置 脉动气流 分选效率 ＊高等学校博士学科点专项科研基金项目资助 编号20030290015 1 概述 电子工业迅猛发展产生了大量的电子废弃物。 电子废弃物具有数量多、危害大、 潜在价值高 、 处理困 难等特点 [ 1] 。电子废弃物的处理及资源化研究从最 初的以金 、 银等贵金属为目标到目前的电子废弃物中 几乎所有成分的分选 、 回收及综合利用 [ 2] 。研究 [ 3～6] 认为电子废弃物资源化、无害化处理的关键是电子废 弃物中有价成分和有害成分的分离和选别 。由于湿 法分选过程不可避免的产生废气和污水 ,对环境将造 成更加严重的二次污染, 因而在研究中我们着重考虑 电子废弃物的干法处理方法和技术 。 本实验即针对电子废弃物中的重要组分铝和塑 料进行阻尼式脉动气流分选的研究 。 2 气流分选的原理与试验研究过程 气流分选是以空气为分选介质 ,在气流作用下使 颗粒按密度或粒度进行分离的一种方法 。气流分选 广泛应用于农业 、 矿业、 钢铁工业、城市垃圾分离等领 域。由于气流分选操作简便, 分选过程几乎无污染, 所以应用前景很广阔 。 本试验采用自制的气流分选装置, 分选装置为多 节柱状体由法兰联接 ,阻尼块由法兰处接入。分选柱 的高度、 阻尼块的个数、阻尼块的形状均可调节。为 了对阻尼式脉动气流分选装置和传统气流分选装置 的分选效果进行评价 ,实验选用片状铝和塑料作为被 分选组分 。 3 数据分析及分选效果评价 气流分选装置的分选效果由装置的分选效率和 气流流速的操作范围评价 。 3. 1 分选效率 装置的分选效率以 E [ 7] 表示 E x1 x0 y2 y0 1 2 1 E 分选效率; x1 轻组分被吹出的数量或质量; x0 轻组分的总量 数量或质量 ; y2 重组分留在分选装置中的数量或质量; y0 重组分的总量 数量或质量 。 为了进行实验结果的分析与比较,对设置不同个 数阻尼块的五组试验装置实施分选实验 。5 组试验 装置分别标记为 B、C、D、 E 和 F , 其中 B 为无阻尼块 的传统分选柱, C、D、 E 、 F 为分选柱中分别加入 1、 2、 3、 4 个阻尼块的分选装置。 将罗兹风机的气流流速调节为 9 m s 时 ,20 s 可 将分选装置中的大部分轻组分选出 。20 s 之后 ,被选 出物料的量逐渐减少。100 s 之后, 被选出的物料极 少,对分选效率的影响可忽略 。 图1 为 9 m s 流速时 B 、 C、D、 E、F 装置的分选效 率随时间变化的关系曲线 。 图1 流速为 9m s 时不同装置的分选效率曲线 从图 1 可以看出, 当分选时间为 20 s时 ,B 、 C、 D、 53 环 境 工 程 2005年 8 月第23 卷第4 期 E 、 F 装置对应的分选效率分别为 86. 60、 94. 50、 95. 26、 92. 72、 92. 37, 随着时间增加分选效率将 增加。60 s 时 B、 C、 D、E、 F 装置对应的分选效率分别 为91. 79、 96. 84、 98. 12、 94. 51、91. 94。60 s 后分选出的轻重组分的量很少 ,对应的分选效率变化 不大 。 从分选效率和时间的关系可以看出 ,加入 2个阻 尼块的 D 装置分选效果最好 。60 s 之前 ,装置 C 、 D、 E 、 F 的分选效率均高于装置 B 的分选效率。60 s 之 后,分选装置F 由于多个阻尼块形成多个加速区域的 共同作用, 将有少量重组分从分选装置顶部选出, 降 低了分选效率, 但F 装置缩短了有效分选的时间 。 3. 2 有效分选对应流速的操作范围 在20 s内不同流速下对应的分选装置 B 、 C 、 D、 E 、 F 的分选效率曲线 ,如图 2 所示 。 图 2 不同装置的流速和效率曲线 当分选效率高于 90时, 可认为分选是有效分 选 [ 7] 。B、 C 、 D、 E、 F 装置对应有效分选流速的操作范 围分 别 是 [ 10. 15, 10. 67] , [ 9. 48, 11. 20] , [ 9. 52, 10. 80] , [ 8. 36, 10. 10] , [ 8. 10, 9. 20] 。 ΔVB0. 52、 ΔVC1. 72、ΔVD1. 28、ΔVE 1. 64、ΔVF1. 10, 阻尼 式脉动气流分选装置 C 、 D、 E、 F 有效分选流速的操作 范围均远远大于传统气流分选装置 B 有效分选流速 的操作范围。 从整体趋势来看, 与传统气流分选装置相比, 风 速变化对阻尼式脉动气流分选装置影响小 。阻尼式 脉动气流分选装置分选效率更高 , 分选时间更短, 有 效分选气流流速的操作范围更宽, 阻尼式脉动气流分 选装置是一种性能优良的分选装置 。 4 阻尼式脉动气流分选机理的研究 对于传统的立式气流分选装置 ,分选物料组分的 沉降末速是决定分选效率的主要因素 [ 7] 。颗粒的沉 降末速主要与颗粒的密度、粒度和形状有关 ,因而传 统气流分选装置有效分选影响因素较多 。 对于立式气流分选装置中的被分选组分 ,在颗粒 达到某一沉降速度 Vt之前 ,高密度的颗粒比低密度 的颗粒下落得快 [ 7] 。如果两种组分 X 、 Y 的沉降速度 始终不同, 且组分 X 的沉降速度始终小于组分Y 的 沉降速度, 在一定的上升气流流速范围之内可以实现 两种物料的分选 。低沉降末速的组分 X 作为轻产物 将会从物料出口吹出 ,高沉降末速的组分 Y 将作为 重产物沉降于重产物的集料器中,从而实现了轻重组 分的分离。 以球型颗粒为例, A、B、C、D 4 种颗粒的特点如 表1所示。 表 1 A、B、C、D4 种球形颗粒的性质 特点ABCD 密度高低高低 粒径大大小小 则球形颗粒 A、 B 、 C、 D 自由沉降的时间速度曲线 如图 3所示, 在 t 时刻之前 ,高密度颗粒 A 、 C 的沉降 末速始终大于低密度颗粒 B 、 D 的沉降末速, 在此时 刻之前组分 A、B 与组分 C、D 间的分选, 可认为是按 密度分选。在 t 时刻之后, 大粒度 , 低密度颗粒 B 的 沉降末速超过 C 颗粒 ,此后沉降末速决定了 B、 C 颗 粒的分选。对于传统的气流分选装置 , 认为 B 、 C 组 分是难选组分, B、 C 组分的有效分选不易实现。 图 3 球型颗粒自由沉降的时间速度曲线 设想在气流分选装置中通过加速、 减速区域控制 颗粒沉降末速, 使 B、 C 组分的沉降末速始终低于 Vt, 在理论上则可以实现 B、 C 组分的有效分选, 即可以 认为密度是组分有效分选的主要因素。 在传统气流分选装置中加入阻尼块 ,分选装置中 将产生气流的加速减速区域, 使气流产生脉动性, 实 现物料的按密度分离 。在传统的气流分选过程中 ,物 料是按沉降末速分离的, 因此颗粒的密度 、 粒度和形 状均会影响组分的有效分选。本试验研究认为对于 脉动气流分选, 密度是组分有效分选的主要因素。 54 环 境 工 程 2005年 8 月第23 卷第4 期 5 结论 1 电子废弃物资源化 、 无害化处理的关键是电 子废物中有价成分和有害成分的分离和选别 。 2 阻尼式脉动气流分选装置与传统气流分选装 置相比 ,分选效率更高 , 有效分选流速的操作范围更 宽,阻尼式脉动气流分选装置是一种分选速度快, 分 选效率高的节能性气流分选装置。 3 对于传统的立式气流分选装置, 组分的沉降 末速是决定分选效率的主要因素。颗粒的沉降末速 主要与颗粒的密度 、 粒度和形状有关, 因而传统气流 分选装置有效分选影响因素较多。对于脉动气流分 选装置研究认为 ,物料密度是决定分选的主要因素 。 4 本试验选用铝和塑料的示踪颗粒作为研究对 象,对于阻尼式脉动气流分选装置调节合适的参数, 可获得较高的分选效率。在以后的研究中,将着重考 虑采用宽粒级多组分的实际物料作为研究对象。同 时考虑在传统气流分选装置中加脉动阀 ,以在分选装 置中产生主动式脉动气流 ,使脉动气流分选装置对宽 粒级多组分的实际物料按密度有效分离 。 参考文献 1 段晨龙, 王海锋, 何亚群等. 电子废弃物的特点. 江苏环境科技, 2003. 16 3 36～ 37. 2 段晨龙. 脉动气流分选装置处理电子废弃物的基础研究. 中国矿业 大学硕士论文, 2004. 6. 3 温雪峰. 废弃线路板的资源化研究. 中国矿业大学硕士论文, 2001. 6. 4 温雪峰. 物理法回收废弃电路板中金属富集体的研究. 中国矿业大 学博士论文, 2004. 6. 5 王海峰. 脉动气流分选机分选机理及气流流型研究. 中国矿业大学 硕士论文, 2004. 6. 6 Yuemin Zhao , Xuefeng Wen, Beibei Li, Daniel Tao.Recovery of copper from waste printed circuit board. Journal of Minerals itsmixed liquidwith other reagents could reduce the volatilisation contnet of aldehyde from 390. 1μ g to 94. 6μ g, relative decrease about 75. 7. Keywords air pollution, tea, aldehyde and treatment RESEARCH ON MECHANISM OF SEVERAL SEMI-DRY DESULPHURIZATION PROCESSES GeJielong et al 49 Abstract In order to contrast and research the mechanism and perance of the desulphurization processes such as recycle semic -dry process, gas duct fluidized bed, lime spray in boiler and humidification activation behind boiler, semi -dry sprayer etc it is synthetically contrasted and analysed the inds of the desulphurization processes including react time, operating temperature. Ca S value, reliability, fuel applicability, equipmentfloor area, perance price ratio and so on. The result shows that novel integrated desulphurization technology NIDhas predominance on the inds such as fuel applicability, operating remperature, perance price ratio, operating reliability and so on by contrasting with other semi-dry desulphurization processes. So NID is well worth to be expanded and applied. Keywords semi -dry process, desulphurization, mechanism, inds and research THE FUNDAMENTAL STUDY ON THE REUTILIZATIONOF ELECTRONIC SCRAP BY PASSIVE PULSE AIR CLASSIFIERSDuan Chenlong et al 53 Abstract The mechanical separation of electronic scrapESwill benefit both the environment and the society. According to the characteristicsof ES, a passive pulse air -classifier was used to recover valuable components from ES at laboratory stage. The results of the laboratory experiments indicate that the passive pulsing classifiers achieve more effective results of separation and get a wider range of operating velocities of the airflow than the traditional ones. Keywords electronic scrap, mechanical separation, air -classifier, pulse air and separation efficiency CHARACTERISTICS OF BY -PRODUCTS FROM MUNICIPAL SOLID WASTE INCINERATOR He Pinjing et al 56 Abstract Incineration has become one of the major municipal solidwaste MSWtreatment processes in some cities of China. As a result, secondary pollution of by -products from the MSW incinerator is of increasing concern. According to the monitoring results over more than 2 years covering various seasons, the generation and typical characteristics of the leachate from the waste pit and the MSWI residues air pollution control residues and bottom ashare presented, taking a typicalMSW incinerator inShanghai as a case. Thereby the distribution of th heavy metals in the MSW incineration plant is discussed. Keywords municipal solid waste incineration, leachate, fly ash, bottom ash and properties of pollutants generation source RESEARCH STATUS AND PROBLEMS OF MODERN MUNICIPAL SOLID WASTE LANDFILL Li Zhibin et al 60 Abstract Modern municipal solid waste landfill isa most effective and safe in delaing withmunicipalwaste. A great deal of research work has been done by home and overseas scholars on geotechnical problems of landfill, but there are still some problems that have not been paid enough attention to. Based on the research achievements by home and overseas scholars, a series of problems were advanced that needed to be deeply researched. And some precautionary suggestions were given after tentative work. Keywords municipal solid waste landfill, geotechnical engineering problems and research status STUDY ONTOXICITY ELIMINATION OF CHROMIUM DREGS BY BLAST FURNACE SLAG Wang Mingyu et al 65 4 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23,No. 4, Aug . , 2005