CN101406861A

CN101406861A - 用于废旧印刷电路板回收的多辊式高压静电分离方法

Info

Publication number: CN101406861A
Application number: CNA2008102030364A
Authority: CN
Inventors: 许振明; 吴江
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2028-11-20
Also published as: CN101406861B

Abstract

本发明涉及一种用于废旧印刷电路板回收的多辊式高压静电分离方法，属于环境保护技术领域。本发明将至少两个构造一样的辊式分离装置在垂直方向上排列形成阵列，在一级分离装置进料并进行第一次分离，将经过分离后产生的中间产物等收集输送至二级分离装置，继续进行第二次分离，然后根据需要，可以依次，再进入三级分离装置、四级分离装置等，直至完成废旧印刷电路板的回收，采用多步分离可以解决中间产物问题、稳定性问题及处理量问题，实现对静电分离的优化。本发明与传统的辊式高压静电分离机相比，金属、非金属的回收率更高，处理过程更加稳定，处理效率大大提高。

Description

用于废旧印刷电路板回收的多辊式高压静电分离方法

技术领域

本发明涉及一种用于废旧印刷电路板回收的多辊式高压静电分离方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

九十年代以来，在以电子计算机为核心，以微电子技术为依托的电子信息产业迅速发展的支撑下，整个电子工业也突飞猛进。随着科技的不断进步与市场需求的持续增加，电子产品和设备的更新换代速度也在不断加快。美国，2004年报废了315万台个人电脑；欧洲电子废物产生量以每年3％-5％的速度增长。由此导致了大量电子废弃物的产生。印刷电路板(PCB)作为电子工业的基础，广泛应用于各种电子电气产品和设备，其平均增长率为8.7％。电子工业的不断发展以及电子产品和设备的更新换代必然导致大量废弃印刷电路板的产生。废弃印刷电路板主要有两个来源：废弃电子电器设备中的印刷电路板及印刷线路板制造业产生的废板。据报道，台湾地区每年生产过程中仅废弃的印刷电路板就高达10万吨。

如何处理这些废弃电路板，不仅涉及到环境保护问题，同时也涉及到资源回收利用问题。电晕-高压静电分离法作为一种环境友好型的机械处理技术，在回收破碎废旧电路板领域具有较大的优势和广泛的应用前景。这一技术是利用电晕-高压静电分离机对破碎后的电路板颗粒进行分离。分离机通常由电晕电极、静电极和转辊电极组成。其中，电晕电极和静电极连接高压电源，转辊电极接地。当高压直流电通至电晕极和静电极后，电晕极将周围空气电离并释放出大量电荷。分离时，金属和非金属混合颗粒均匀输送到旋转的接地转辊表面，受到电晕电极所产生的负离子轰击而带电，金属颗粒通过接地滚筒迅速失去负电荷，在静电极吸引及在重力作用下金属颗粒飞离转辊表面，而非金属颗粒则保持所带负电荷，在电场力作用下紧贴在滚筒表面，随转辊一起转动至后方，被毛刷刷下，从而实现分离。

中国发明专利《废旧印刷电路板破碎颗粒的高压静电分离方法及装置》(李佳，专利号200510023788.9)将破碎废旧印刷电路板机械粉，将破碎后颗粒经过振动筛选分级，然后进行高压静电分选，实现金属与非金属物质的分离。但这一技术和方法仍然存在一些问题，例如：分选过程无法避免中间产物的产生，这些中间产物金属含量很高，需要进一步的处理；非金属产品的纯度需要进一步的提高；辊式分选机在分选过程中的稳定性问题；如何在保证分选质量的情况下提高处理量等。这些都是辊式电晕静电分选技术处理破碎废弃电路板中所出现的问题，急需得到解决。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于废旧印刷电路板回收的多辊式高压静电分离方法，通过多步分离，实现金属与非金属颗粒的高效分离，提高金属、非金属的回收率，使得处理过程更加稳定，处理量大幅提高。

为实现这一目的，本发明技术方案中，在传统辊式分离机原理的基础上，提出了“多步分离”的概念，即将至少两个构造一样的辊式分离装置在垂直方向上排列形成阵列，在一级分离装置进料并进行第一次分离，将经过分离后产生的中间产物等收集输送至二级分离装置，继续进行第二次分离，然后根据需要，可以依次，再进入三级分离装置、四级分离装置等，直至完成废旧印刷电路板的回收，采用多步分离可以解决中间产物问题、稳定性问题及处理量问题，实现对静电分离的优化。

本发明具体包括如下步骤：

1、将至少两个构造一样的辊式分离装置在垂直方向上排列形成阵列，构成多级辊式分离装置，辊式分离装置之间设置可调节角度的两个滑道。待分离的破碎废弃电路板金属-非金属混合颗粒通过电磁振动进料器由进料槽进入一级分离装置，混合颗粒首先均匀分布于辊筒表面并随其转动，转速N₁为60-90rpm。随后进入由电晕电极、静电极和辊筒电极形成的高压静电场。其中，电压U₁为20-30kV可调，电晕电极与辊筒的间距s₁为60-70mm，与辊筒垂直中心线的夹角α₁为25-30°可调，静电极与辊筒的间距s₂为80-90mm，与辊筒垂直中心线的夹角α₂为65-75°可调。混合颗粒在此参数条件下进行第一次分离，金属颗粒在电场力和离心力作用下飞出辊筒表面并落入金属产物收集区。非金属颗粒受到电极排斥保留在滚筒表面，随辊筒一起转动至后方被毛刷刷落，落入非金属收集区。因为各种原因没有受到有效分离的颗粒则落入中间产物收集区。

2、一级分离过程产生的中间产物(也可包括非金属产物)通过可调节角度的两个滑道进行收集，并在重力作用下被输送至二级分离装置进料槽。

3、进入二级分离装置进料槽的中间产物(也可包括非金属产物)，通过电磁振动进料器由进料槽进入二级分离装置，其分离过程与一级装置相似，但各参数设置不同。辊筒转速范围N₂增大为60-120rpm可调；电压U₂同样为20-30kV可调，但高于或者等于一级分离装置的工作电压；电晕电极与辊筒的间距s₃为60-70mm，与辊筒垂直中心线的夹角α₃为25-30°可调，静电极与辊筒的间距s₄为80-90mm，与辊筒垂直中心线的夹角α₄为65-75°可调。混合颗粒在此参数条件下进行第二次分离，金属颗粒在电场力和离心力作用飞出辊筒表面并落入金属产物收集区。非金属颗粒受到电极排斥保留在滚筒表面，随辊筒一起转动至后方被毛刷刷落，落入非金属收集区。因为各种原因没有受到有效分离的颗粒则落入中间产物收集区。

4、以此类推，二级分离过程产生的中间产物(也可包括非金属产物)通过可调节角度的两个滑道进行收集，根据需要，可以进一步送至后续的三级、四级等多级辊式分离装置进行分离，直至达到要求，后一级分离装置的工作电压高于或者等于前一级分离装置电压工作电压。

本发明所述待分离的破碎废弃电路板金属-非金属混合颗粒是指废弃电路板经过两次破碎后形成的粒度为0.1-0.6mm的金属-非金属混合颗粒。

本发明将高压静电分离方法应用于回收电子垃圾，分离金属与非金属颗粒，采用垂直阵列的方式，将多步分离过程进行整合，使一次分离后，有待于进一步处理的物料在重力作用下，顺滑道进入下步分离过程。与传统的单辊式高压静电分离机相比，金属、非金属的回收率更高，多步分离和多辊式分离机的处理过程更加稳定，处理效率大大提高。

附图说明

图1为本发明实施例中采用的双辊式电晕-静电分离机的示意图。

图2为收集和输送第一步分离后物料所采用的滑道。

图中，1为进料器；2为金属物料颗粒；3为非金属物料颗粒；4一级分离装置电晕电极；5为一级分离装置高压电源；6为一级分离装置高压静电极；7为一级分离装置接地辊筒；8一级分离金属产物收集区；9为绝缘隔板；10为收集滑道A；11为收集滑道B；12为一级分离装置毛刷；13为二级分离金属产物收集区；14为二级分离中间产物收集区；15为二级分离非金属产物收集区。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下实施例不构成对本发明的限定。

本发明在传统辊式分离机原理的基础上，提出了“多步分离”的概念。以两步分离过程和双辊式分离机为例，即将两个构造一样的分离装置在垂直方向上排列形成阵列，在一级分离装置进料并进行第一次分离，将经过分离后产生的中间产物等收集输送至二级分离装置，继续进行第二次分离。以解决中间产物问题、稳定性问题及处理量问题，实现对静电分离的优化。

图1为两步分离采用的双辊式电晕-静电分离机的示意图，图中，1为进料器；2为金属物料颗粒；3为非金属物料颗粒；4一级分离装置电晕电极；5为一级分离装置高压电源；6为一级分离装置高压静电极；7为一级分离装置接地辊筒；8一级分离金属产物收集区；9为绝缘隔板；10为收集滑道A；11为收集滑道B；12为一级分离装置毛刷；13为二级分离金属产物收集区；14为二级分离中间产物收集区；15为二级分离非金属产物收集区。

分离时，物料颗粒2和3经过进料器1均匀的平铺在接地辊筒7的表面上并随之进入由电晕电极4所形成的离子化区域。在此区域中，金属颗粒2与非金属颗粒3带不同的电荷，前者在高压静电极6的作用下产生静电吸引力，使其脱离辊筒7的表面并落入金属产物收集区8。后者则由于映像力的作用紧贴在辊筒7表面，并随辊筒7运动，直至被毛刷12刷落。至此，第一步分离完成。由第一步分离产生的中间产物(也可包括非金属产物)，在重力的作用下顺收集滑道10和11被输送至二级分离机进行第二次分离。分离过程与前述的第一步分离过程相同。最终产品分别落入金属产物收集区13、中间产物收集区14和非金属产物收集区15。

两步分离装置的工作电压(U₁、U₂)，电极之间的间距及角度(α₁-α₄、s₁-s₄)，辊筒转速(N₁、N₂)，进料速率等主要控制参数均可调。在工业生产或实验中，可根据破碎废旧印刷电路板颗粒的性质确定相应的工艺参数。

图2为收集和输送第一步分离后物料所采用的滑道10和11。其中滑道11可以旋转调节角度，以便于确定收集第一步分离产生的中间产物，或非金属产物或两者全部。

在上述装置的基础上，结合具体的参数，给出以下三个实施例的描述：

实施例1

最小化中间产物

以粒度为0.3-0.45mm的破碎废弃电路板颗粒为样品。将两个构造一样的辊式分离装置在垂直方向上排列形成阵列，构成双辊式分离装置，辊式分离装置之间设置可调节角度的两个滑道。

分离时，破碎废弃电路板金属-非金属混合颗粒通过电磁振动进料器由进料槽进入一级分离装置，均匀的平铺在接地辊筒的表面上，辊筒转速N₁为60rpm，随后进入由电晕电极、静电极和辊筒电极形成的高压静电场，其中参数为：电压U₁为20kV，电晕电极与辊筒的间距s₁为70mm，与辊筒垂直中心线的夹角α₁为25°；静电极与辊筒的间距s₂为90mm，与辊筒垂直中心线的夹角α₂为75°。在此区域中，金属颗粒与非金属颗粒带不同的电荷，金属颗粒在高压静电极的作用下产生静电吸引力，使其脱离辊筒的表面并落入金属收集区，非金属颗粒则由于映像力的作用紧贴在辊筒表面，并随辊筒运动，直至被毛刷刷落，落入非金属收集区，没有受到有效分离的颗粒则落入中间产物收集区。至此，一级分离完成。

由第一步分离产生的中间产物(也可包括非金属产物)，在重力的作用下顺收集滑道被输送至二级分离装置进行第二次分离。分离过程及各参数设置与一级分离过程相同，但电压U₂为30kV，辊筒转速N₂为120rpm。最终产品分别落入金属产物收集区、中间产物收集区和非金属产物收集区。

实施例2

最大化金属产物

以粒度为0.3-0.45mm的破碎废弃电路板颗粒为样品。采用双辊式分离装置。分离时，混合颗粒通过电磁振动进料器进入一级分离装置，均匀的平铺在接地辊筒的表面上(转速N₁为90rpm)，随之进入由电晕电极(电压U₁为30kV，间距s₁为60mm，夹角α₁为30°)所形成的离子化区域。在此区域中，金属颗粒与非金属颗粒带不同的电荷。前者在高压静电极(电压U₁为30kV，间距s₂为90mm，夹角α₂为65°)的作用下产生静电吸引力，使其脱离辊筒的表面并落入金属收集区。后者则由于映像力的作用紧贴在辊筒表面，并随辊筒运动，直至被毛刷刷落。

至此，一级分离完成。由第一步分离产生的中间产物(也可包括非金属产物)，在重力的作用下顺收集滑道被输送至二级分离装置进行第二次分离。分离过程及各参数设置与一级分离过程相同。最终产品分别落入金属产物收集区、中间产物收集区和非金属产物收集区。

实施例3

最大化处理量

以粒度为0.3-0.45mm的破碎废弃电路板颗粒为样品。采用双辊式分离装置。分离时，混合颗粒通过电磁振动进料器进入一级分离装置，均匀的平铺在接地辊筒的表面上(转速N₁为80rpm)，并随之进入由电晕电极(电压U₁为25kV，间距s₁为60mm，夹角α₁为28°)所形成的离子化区域。在此区域中，金属颗粒与非金属颗粒带不同的电荷。前者在高压静电极(电压U₁为25kV，间距s₂为80mm，夹角α₂为72°)的作用下产生静电吸引力，使其脱离辊筒的表面并落入金属收集区。后者则由于映像力的作用紧贴在辊筒表面，并随辊筒运动，直至被毛刷刷落。至此，一级分离完成。

由第一步分离产生的中间产物(也可包括非金属产物)，在重力的作用下顺收集滑道被输送至二级分离装置进行第二次分离。二级分离的各参数设置为辊筒转速N₂为90rpm，电晕电极(电压U₂为30kV，间距s₃为60mm，夹角α₃为25°)，高压静电极(电压U₂为30kV，间距s₄为80mm，夹角α₄为75°)。最终产品分别落入金属产物收集区、中间产物收集区和非金属产物收集区。

从上述本发明优选实施例的描述可以理解，在实际应用中，根据实际的需要可以选择分离的次数，比如三次、四次，甚至更多，操作时，只要将相应个数的辊式分离装置在垂直方向上形成阵列，然后按照上述的操作依次进行就可以了，后一级分离装置的工作电压高于或者等于前一级分离装置电压工作电压，其它参数可以相同，这对于本领域的普通技术人员是显而易见的。

Claims

1、一种用于废旧印刷电路板回收的多辊式高压静电分离方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将至少两个构造一样的辊式分离装置在垂直方向上排列形成阵列，构成多级辊式分离装置，辊式分离装置之间设置可调节角度的两个滑道；待分离的破碎废弃电路板金属-非金属混合颗粒通过电磁振动进料器由进料槽进入一级分离装置，混合颗粒首先均匀分布于辊筒表面并随其转动，辊筒转速N₁为60-90rpm，随后进入由电晕电极、静电极和辊筒电极形成的高压静电场，其中参数为：电压U₁为20-30kV可调，电晕电极与辊筒的间距s₁为60-70mm，与辊筒垂直中心线的夹角α₁为25-30°可调，静电极与辊筒的间距s₂为80-90mm，与辊筒垂直中心线的夹角α₂为65-75°可调；混合颗粒在此参数条件下进行第一次分离，金属颗粒在电场力和离心力作用下飞出辊筒表面并落入金属产物收集区，非金属颗粒则在映像力的作用下保留在辊筒表面，随辊筒一起转动至后方被毛刷刷落，落入非金属收集区，没有受到有效分离的颗粒则落入中间产物收集区；

2)一级分离过程产生的中间产物通过可调节角度的两个滑道进行收集，并在重力作用下被输送至二级分离装置进料槽；

3)进入二级分离装置进料槽的中间产物，通过电磁振动进料器由进料槽进入二级分离装置，其分离过程与一级装置相似，其中参数为：辊筒转速范围N₂为60-120rpm可调，电压U₂为20-30 kV可调，电压高于或者等于一级分离装置的工作电压，电晕电极与辊筒的间距s₃为60-70mm，与辊筒垂直中心线的夹角α₃为25-30°可调，静电极与辊筒的间距s₄为80-90mm，与辊筒垂直中心线的夹角α₄为65-75°可调；混合颗粒在此参数条件下进行第二次分离，金属颗粒在电场力和离心力作用飞出辊筒表面并落入金属产物收集区，非金属颗粒则在映像力的作用下保留在辊筒表面，随辊筒一起转动至后方被毛刷刷落，落入非金属收集区，受到有效分离的颗粒则落入中间产物收集区；

4)以此类推，二级分离过程产生的中间产物通过可调节角度的两个滑道进行收集，进一步送至后续的多级辊式分离装置进行分离，直至达到要求，后一级分离装置的工作电压高于或者等于前一级分离装置的工作电压。

2、根据权利要求1所述的用于废旧印刷电路板回收的多辊式高压静电分离方法，其特征在于所述待分离的破碎废弃电路板金属-非金属混合颗粒是指废弃电路板经过两次破碎后形成的粒度为0.1-0.6mm的金属-非金属混合颗粒。