专利名称：废旧印刷电路板破碎颗粒的高压静电分离装置及分离方法
技术领域：
本发明涉及一种废旧印刷电路板破碎颗粒的高压静电分离装置及分离方法，对废旧印刷电路板进行无污染处理和资源化。属于环境保护技术领域中的工业固体废弃物处理、资源化领域。
背景技术：
随着电子信息业的高速发展，出现新型固体废弃物—电子废弃物包括各种废旧电脑、通信设备、电视机、电冰箱、洗衣机以及单位淘汰的电子仪器仪表等。据专家估计，我国目前每年报废的电冰箱、洗衣机、计算机、空调等电器约2800余万台，废弃电子电器总量达100万吨，而其中印刷电路板大约占总量的4％。
废旧印刷电路板(PCB)中含有铜、金、银、钯等十几种回收价值较高的金属。如废旧手机电路板中含有铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、钯(Pd)等有价金属，其含量为含金80g/t、银3.3kg/t、铜26.8kg/t、钯100g/t。而金矿的含金量即使品位低至3g/t也有开采价值，即使经选矿得到的精矿也只有70g/t左右。我国铂族金属的平均品位只有0.4g/t，世界铂族金属矿的品位0.6-23g/t，铜矿、银矿也达不到上述含量。
在废旧印刷电路板中，金属的含量高达50％左右，而自然界中的富矿金属含量也不过3-5％。最多的是铜，此外还有金、铝、镍、铅、硅金属等，其中不乏稀有金属。有统计数据表明，每吨废电路板中可提炼出80克左右的金，市价约合8千元左右。因此，所谓“电子废物”中蕴含的金属是天然矿藏的几十倍甚至几百倍。
目前废旧印刷电路板资源化处理技术主要有湿法冶金、火法冶金、机械处理或几种处理技术相结合。由于机械处理易实现工程化，并不会产生二次污染，这种方法倍受欢迎。经过机械处理后的混合物(废旧电路板破碎颗粒含有多种金属及非金属)通常经过液体浮选及分选的方法进行金属与非金属的分离。专利《一种印刷电路板回收有价物质的方法》(王文彬，专利号98105592.3)，该发明是将废旧印刷电路板经过机械处理后经过水槽分离金属与非金属材料。虽然可以实现金属与非金属的分离，但所有破碎的物料采用水槽进行分选，由于细物料在水中难以分散，所以部分金属不会下沉，分选效率低，产品需要脱水、干燥，还存在着污泥和废水等环境污染治理问题。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》(沈志刚等，专利号99102862.7)将破碎废旧印刷电路板机械粉碎，再经振动筛分成很多级别，各级别采用气流分选机，实现金属与非金属物质的分离。其缺点是气流分选机的分选效率低，受物料形状影响大，对于细粒级(-0.074mm)的物料无法实现有效分选。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提供一种废旧印刷电路板破碎颗粒的高压静电分离装置及分离方法，装置结构简单，成本低廉，可实现金属与非金属颗粒的高效分离。
高压静电分离的原理是金属和非金属混合颗粒给到旋转的接地滚筒表面上，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滚筒表面，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，随滚筒一起转动至后方，被毛刷刷下，从而实现分离。
为此，本发明技术方案中，首先通过复合式同步传动加料机构实现均匀加料，然后物料经过高压静电区带电，金属与非金属颗粒由于受力不同而分别进入不同的回收区。完整的回收过程包括进料，荷电，收集三个过程。
本发明的废旧印刷电路板破碎颗粒的高压静电分离装置包括复合式同步传动加料机构、高压静电场区及回收区。复合式同步传动加料机构中，进料斗底部设置的加料滚筒连通振动加料板，加料滚筒的外周表面均匀分布沟槽，振动加料板下部设置加料振动机构，振动加料板连接到主滚筒的上表面。与加料滚筒相连的传动皮带带动曲轴对振动加料板进行振动，加料滚筒的滚动下料与振动加料板的振动下料同步进行。主滚筒顺时针转动方向的右上侧设置电晕电极及静电极，形成高压静电场区。回收区设置在主滚筒的下方，从左至右分别为非金属颗粒收集区、中间产物收集区以及金属颗粒收集区。紧贴主滚筒的左边侧设置一个毛刷，中间产物收集区的入口处设置一块挡板。
进行金属与非金属颗粒的分离时，金属与非金属的混合物料颗粒由传送带给入加料斗，通过带沟槽的加料滚筒的带动，均匀给入振动加料板。振动板由与曲轴相连的振动片提供动力，将物料均匀的给入主滚筒表面上。
由主滚筒的带动，混合物料颗粒经过电晕电极所施加的高压静电场区带电，金属颗粒与非金属颗粒带不同的电荷。静电极对金属颗粒产生静电吸引使其脱离主滚筒落入金属收集区。非金属颗粒受到电极排斥保留在主滚筒表面，随滚筒一起转动至后方被毛刷刷落，落入非金属收集区。少部分半导体颗粒在中途落下，由中间产物收集区入口处的挡板接入中间产物收集区。
本发明中电晕电极电压在25kv-80kv范围可调，电极与主转筒的距离在30mm-100mm可调，主转筒直径250mm，加料转筒表面带有12-36条沟槽可调，在实际操作中，可根据破碎废旧印刷电路板颗粒的种类和粒度要求，确定工艺参数。
本发明同气流风选和利用密度差的水选相比，具有成本低、高效、结构简单、无污染，能耗低，设备腐蚀程度小等特点。
图1为本发明的高压静电分离装置结构和工作原理图。
图1中，1为进料斗，2为金属与非金属的混合物料颗粒，3为加料滚筒，4为振动加料板，5为毛刷，6为非金属颗粒收集区，7为电晕电极，8为静电极，9为主滚筒，10为挡板，11为中间产物收集区，12为金属颗粒收集区，15为非金属颗粒，16为中间产物，17为金属颗粒。
图2为加料滚筒的结构示意图。
图2中，3为加料滚筒。
图3为加料振动机构示意图。
图3中，4为振动板，13为曲轴，14为传动皮带。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明针对废旧印刷电路板破碎颗粒设计的高压静电分离装置结构如图1所示，进料斗1底部设置带沟槽的加料滚筒3，进料斗1底部连通振动加料板4，振动加料板4下部设置加料振动机构，振动加料板4连接到主滚筒9的上表面，主滚筒9顺时针转动方向的右上侧设置电晕电极7及静电极8，紧贴主滚筒9的左边侧设置毛刷5，主滚筒9的下方从左至右设置非金属颗粒收集区6、中间产物收集区11以及金属颗粒收集区12，中间产物收集区11的入口处设置一块挡板10。
图2所示为本发明中加料滚筒3的结构，加料滚筒3的外周表面均匀分布沟槽，可在转动时使物料均匀送入振动加料板4。
图3为本发明中的加料振动机构示意图。本发明采用复合式同步传动加料方式，振动加料板4下部的振动片与曲轴13相连，带动曲轴13的传动皮带14与加料滚筒3相连。传动皮带14带动曲轴13对振动加料板4进行振动，使加料滚筒3的滚动下料与振动加料板4的振动下料同步进行。
对破碎的废旧印刷电路板进行金属与非金属颗粒的分离时，进料斗1中金属与非金属的混合物料颗粒2经过加料滚筒3的带动，均匀给入振动加料板4，再伴随振动均匀的落在主滚筒9的表面上。由主滚筒9带动，使混合物料颗粒2经过电晕电极7所施加的高压静电场区带电，金属颗粒17与非金属颗粒15带不同的电荷。静电极8对金属颗粒17产生静电吸引使其脱离主滚筒9落入金属收集区12。非金属颗粒15紧贴主滚筒9表面，被毛刷5刷落，落入非金属收集区6。少部分半导体颗粒16在中途落下，由挡板10接入中间产物收集区11。
本发明中加料滚筒3的沟槽设计使混合物料颗粒均匀的进入加料振动板4，进行下一工序。由传动皮带14带动曲轴13对振动加料板4进行振动，使加料滚筒3的滚动下料与振动加料板4的振动下料同步进，实现均匀下料。
权利要求
1.一种废旧印刷电路板破碎颗粒的高压静电分离装置，其特征在于进料斗(1)底部设置的加料滚筒(3)外周均匀分布沟槽，进料斗(1)底部连通振动加料板(4)，振动加料板(4)下部的振动片与曲轴(13)相连，带动曲轴(13)的传动皮带(14)与加料滚筒(3)相连，振动加料板(4)连接到主滚筒(9)的上表面，主滚筒(9)顺时针转动方向的右上侧设置电晕电极(7)及静电极(8)，紧贴主滚筒(9)的左边侧设置毛刷(5)，主滚筒(9)的下方从左至右设置非金属颗粒收集区(6)、中间产物收集区(11)及金属颗粒收集区(12)，中间产物收集区(11)的入口处设置一块挡板(10)。
2.根据权利要求1的废旧印刷电路板破碎颗粒的高压静电分离装置，其特征在于所述电晕电极(7)及静电极(8)与主滚筒(9)的距离在30mm-100mm可调，主滚筒(9)的直径为250mm，加料滚筒(3)的外周表面带有12-36条沟槽。
3.一种利用权利要求1装置的废旧印刷电路板破碎颗粒的高压静电分离方法，其特征在于采用复合式同步传动加料方式，加料滚筒(3)的滚动下料与振动加料板(4)的振动下料同步进行，将金属与非金属的混合物料颗粒(2)经加料滚筒(3)和振动加料板(4)，均匀落在主滚筒(9)的表面上，由主滚筒(9)带动使混合物料颗粒(2)经过电晕电极(7)所施加的高压静电场区，使金属颗粒(17)与非金属颗粒(15)带不同的电荷，电晕电极(7)的电压在25～80KV可调，静电极(8)对金属颗粒(17)产生静电吸引使其脱离主滚筒(9)落入金属收集区(12)，非金属颗粒(15)紧贴主滚筒(9)表面，被毛刷(5)刷落，落入非金属收集区(6)，少部分半导体颗粒(16)在中途落下，由挡板(10)接入中间产物收集区(11)。
全文摘要
一种废旧印刷电路板破碎颗粒的高压静电分离装置及分离方法，首先通过复合式加料系统均匀加料，将金属与非金属的混合物料颗粒经加料滚筒和振动加料板，均匀落在主滚筒的表面上，由主滚筒的带动，混合物料颗粒经过电晕电极所施加的高压静电场区带电，静电极对金属颗粒产生静电吸引使其脱离主滚筒落入金属收集区，非金属颗粒受到电极排斥保留在主滚筒表面，随滚筒一起转动至后方被毛刷刷落，落入非金属收集区，少部分半导体颗粒在中途落下，由中间产物收集区入口处的挡板接入中间产物收集区。本发明同气流风选和利用密度差的水选相比，具有成本低、高效、结构简单、无污染，能耗低，设备腐蚀程度小等特点。
文档编号B03C7/00GK1654129SQ200510023788
公开日2005年8月17日 申请日期2005年2月3日 优先权日2005年2月3日
发明者李佳, 许振明 申请人:上海交通大学