废弃电路板中树脂与玻璃纤维的复合静电分选方法与流程

本发明涉及一种复合材料中树脂与玻璃纤维的物理分选方法，对废旧电路板的非金属粉进行回收再利用，树脂可以通过燃烧回收热能，玻璃纤维可以作为复合材料中的增强材料。属于环境保护技术领域中的工业废弃物处理、资源化技术领域。

背景技术：

电路板作为各类电子产品中不可缺少的重要组成部分,被广泛应用于家用电器、电子娱乐设备、计算机等电子产品中。作为电子元件产业中规模大产能高的行业,近几年我国印刷电路板行业年平均增长率竟高达14.4％，其产量已居世界首位。据统计,中国每年有50万吨以上的废旧印刷电路板(WPCBs)需要回收处理。当今，寻求一种快捷环保的方法来处理数量巨大的WPCBs，是中国、美国等电子信息行业大国所面临的共同问题和研究方向。目前，废印刷电路板(WPCBs)的资源化利用主要是其中金属部分的回收利用。而对于占整体质量60％以上，但经济效益较低，处理也更困难的非金属材料部分的资源化和安全处置相对较少。

目前，多采用破碎的方法分离印刷电路板中的金属和非金属材料，主要是回收其中的金属，而废旧印刷电路板的基板材料颗粒作为垃圾丢掉。由于印刷电路板(PCB)的基板材料，作为一种热固性复合材料(SMC)难于熔化和溶解，另一方面，热固性复合材料中包含大量的玻璃纤维等无机成分，热值较低，无法使用焚烧的方法来处理。填埋是目前大规模处理废旧印刷电路板基板的主要方法，但把基板当作垃圾丢掉，会造成大量的资源浪费和环境污染。文献《印刷电路板废弃物的热解及其产物分析))(孙路石，陆继东等，《燃料化学学报》2002年第3期)和文献《印刷电路板基材的热解实验研究》(彭科等，《环境污染治理技术与设备》2004年第5期)介绍了用热解方法处理废旧印刷电路板。该方法主要是使印刷电路板中的高分子材料裂解成小分子烷烃，合理回收后可作燃料和化工原料使用；同时印刷电路板中玻璃纤维等无机物大多不发生变化，还是以固体废弃物形式存在。由于在印刷电路板中含少量的高分子有机材料，并且在热解过程中产生很多的有害气体(如多溴二苯醚可生成多溴代二苯并二恶烷及多溴代二苯并呋喃)。因此，该方法存在成本高、工艺复杂，造成二次环境污染等问题，并不是处理废旧印刷电路板的基板材料的最理想的方法。

中国发明专利《废旧印刷电路板的基板材料颗粒再生板材的制造方法》(许振明等，专利号200510023786.X)，中国发明专利《利用废弃电路板非金属粉制备改性沥青的方法》(许振明等，200810042789.1)和中国发明专利《利用废弃印刷电路板制备木塑复合材料的方法》(许振明等，200910054313.4)选取一定粒径的通过多级破碎和高压静电分离法得到非金属颗粒，与多种添加剂混合，模压制得诸如再生板材、酚醛模塑料和木塑复合材料等多种再生材料。非金属粉末中的玻璃纤维可以提高材料的力学性能,但含量过多时会阻碍聚乙烯等各原料的流动性,从而降低界面粘合力,导致力学性能下降。这就对控制玻璃纤维在混合物中的含量提出了要求。能够将混合物中玻璃纤维和树脂分选开，可以大幅提高其制备再生板材的性能。同时，如将非金属粉末中玻璃纤维与树脂粉末有效分离可大幅提高非金属粉末的综合回收利用价值。

本发明采用的复合静电分选废弃电路板中树脂与玻璃纤维的方法，利用破碎后树脂与玻璃纤维形状差异及树脂与玻璃纤维荷电衰减率不同的特性实现分选，工艺流程简单，适用范围广，处理量高，易于工业应用，无污染，减少环境污染。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种复合静电分选废弃电路板中树脂与玻璃纤维的方法，该方法将混合粉末进行有效的破碎与分离富集，实现对废弃电路板中非金属材料的回收、再生和资源化处理。分离后的玻璃纤维可用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料等；树脂粉末具有较高的燃烧热值，可以通过燃烧回收其中的热能。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案如下：

一种复合静电分选废弃电路板中树脂与玻璃纤维的方法，其特点在于，该方法包括：对非金属粉筛分、辊式静电分选(一次分选)、荷电衰减分选(二次分选)三个步骤，具体的：

步骤一、废弃电路板通过多级破碎和高压静电分离法得到非金属粉末经筛分得到平均粒径为0.3mm-0.6mm的混合粉末；并通过进料装置均匀加料；

步骤二、混合粉末进行辊式静电分选，混合粉末经过电晕带电后，由于树脂粉末与玻璃纤维粉末破碎后形状存在差异导致其受映像力与重力不同，片状树脂粉末受映像力作用大于重力吸附在接地转辊表面上随接地转辊运动到后方被毛刷刷下，落入片状树脂收集槽，实现片状树脂粉末的富集，玻璃纤维与非片状树脂粉末受映像力作用小于自身重力被离心甩脱落入中间体收集槽，并通过进料装置均匀加料，既一次分选；

步骤三、被甩离接地转辊的玻璃纤维与非片状树脂粉末由进料装置均匀的送入接地的金属皮带上，混合粉末随接地导轨的金属皮带运动到电晕荷电区，电晕荷电区由与接地金属皮带轴向平行的丝状电晕极并与负极高压电源连接构成，通过电晕电极所产生的负离子轰击而使混合物料饱和带电，荷电后的混合物料随金属接地皮带运动并远离电晕电极，由于物料特性差异产生电荷衰减速率的差异，玻璃纤维电荷衰减快，树脂电荷衰减慢，在金属传送带上经历电荷衰减的物料运动到吸附转辊下方，树脂荷电衰减慢保留大量与吸附转辊极性相反的电荷，受电场力作用大于自身重力被吸附在转辊表面随转辊运动被旋转毛刷刷下落入非片状树脂收集槽，玻璃纤维荷电衰减快保留微量与吸附转辊极性相反的电荷，受电场力作用远小于自身重力，被离心甩脱落入玻璃纤维收集槽，既二次分选；

优选地，步骤一中，所述的筛网为0.3-0.4mm；

优选地，步骤二中，所述的接地转辊转速为130转/分钟，复合电极电压为-15kV，以确保树脂富体中树脂粉末的纯度达到97％以上，回收率达到85％以上；

优选地，步骤三中，所述的吸附转辊电压为18kV，提高树脂粉末的吸附量。

另一方面，本发明公开了一种废旧电路板非金属粉中树脂与玻璃纤维分选装置，其构成包括一级进料装置、电晕-静电分选装置、二级进料装置、荷电衰减装置和静电吸附装置；

所述的一级进料装置包括依次连接的进料斗、星型卸料器和一号电磁振动给料机；

所述的电晕-静电分选装置包括固定在机架上的分选转辊、复合电极和一号旋转毛刷、片状树脂收集槽和中间体收集槽，所述分选转辊位于所述一号电磁振动给料机的出料口正下方，所述复合电极置于所述分旋转辊前方并连接高压直流电源，使复合电极与分旋转辊之间形成高压电晕-静电场，所述一号旋转毛刷置于所述分选转辊后方，一号旋转毛刷与分选转辊均为顺时针旋转，所述片状树脂收集槽位于所述复合电极下方，所述中间体收集槽固定于一号旋转毛刷下方，使得物料经一号电磁振动给料机进入分选转辊的辊面上并随分选转辊一起运动，在电晕-静电场作用下，片状树脂粉末吸附在分选转辊上随转辊运动到后方被一号旋转毛刷下落入中间体收集槽中，玻璃纤维粉末与非片状树脂粉末被分选转辊甩出落入片状树脂收集槽中；

所述的二级进料装置为二号电磁振动给料机，固定在所述片状树脂收集槽的下方；

所述的荷电衰减装置包括电晕电极，以及固定在传送带机架上的金属传送带和传送带侧护板；所述电晕电极位于所述金属传送带的前端上方，且靠近二号电磁振动给料机的出料口，该电晕电连接高压直流电源，所述金属传送带接地，使金属传送带与电晕电极共同形成高压电晕场，使物料颗粒经过电晕电极下方时饱和带电，金属传送带速度可调使荷电后颗粒有足够时间进行电荷衰减，所述传送带侧护板设置在传送带机架两侧并采用绝缘材料制作；

所述的静电吸附装置包括二号旋转毛刷、吸附转辊及其固定与调节机构、非片状树脂收集槽和玻璃纤维收集槽，所述吸附转辊及其固定与调节机构位于所述金属传送带后端上方，且吸附转辊与高压直流电源相连，其电源极性与所述电晕电极相反，所述旋转毛刷设置于吸附转辊后方，所述吸附转辊和旋转毛刷逆时针旋转，所述非片状树脂收集槽置于所述旋转毛刷的下方、金属传送带的后端上方，所述玻璃纤维收集槽置于金属传送带的后端下方，在所述金属传送带上经电荷衰减的物料颗粒运动到所述吸附转辊下方时，非片状树脂粉末被吸附在吸附转辊表面随吸附转辊运动被二号旋转毛刷刷下落入非片状树脂收集槽，玻璃纤维粉末随金属传送带运动落入玻璃纤维收集槽中。

本发明的工作原理：被粉碎非金属混合粉末由进料装置均匀加入电晕-静电分选装置，树脂与玻璃纤维粉在电场中由于映像力不同，片状树脂吸附在接地转辊上被毛刷刷下落入树脂收集区，玻璃纤维与非片状树脂被甩离接地转辊而落入中间体收集区；被甩离接地转辊的物料由进料装置均匀的加入到荷电衰减分选装置中，混合粉末经过电晕电极开始荷电，离开电晕电极后混合粉末在金属皮带上进行电荷衰减，并随金属皮带运动到静电吸附装置，吸附转辊与电晕电极带相反的电性，电荷衰减慢的非片状树脂粉末被吸附转辊吸附后被毛刷刷下落入树脂收集区，而电荷衰减快的玻璃纤维粉末随金属皮带运动落入玻璃纤维收集区，最终通过复合静电分选实现了废弃电路板中树脂与玻璃纤维的分选。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明采用的复合静电分选废弃电路板中树脂与玻璃纤维的方法，利用破碎后树脂与玻璃纤维形状差异及树脂与玻璃纤维荷电衰减率不同的特性实现分选，工艺流程简单，适用范围广，处理量高，易于工业应用，无污染，减少环境污染。分离后的玻璃纤维可用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料等；树脂粉末具有较高的燃烧热值，可以通过燃烧回收其中的热能。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为实现本发明方法中实现复合分选的分选装置结构示意图；

图2中，1为进料斗，2为星型卸料器，3为一号电磁振动给料机，4为接地转辊，5为复合电极，6为一号旋转毛刷，7为中间体收集槽，8为片状树脂收集槽，9为二号电磁振动给料机，10为电晕电极，11为传送带机架，12为传送带侧护板，13为角度调节板，14为角度调节栓，15为调节装置支架，16为二号旋转毛刷，17为吸附转辊，18为转辊固定架，19为高度调节盘，20为金属传送带；21为非片状树脂收集槽，22为玻璃纤维收集槽；

图3为接地转辊在不同转速下树脂的回收率与纯度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例提供复合静电分选废弃电路板中树脂与玻璃纤维的方法，包括：对非金属粉破碎筛分、辊式静电分选(一次分选)、荷电衰减分选(二次分选)三个工序；具体的：

步骤一、经传送带将非金属粉末筛分到平均粒径为0.3mm-0.6mm的混合粉末；并通过进料装置均匀加料；

步骤二、混合粉末进行辊式静电分选，混合粉末经过电晕带电后，由于树脂粉末与玻璃纤维粉末破碎后形状存在差异导致其受映像力与重力不同，片状树脂粉末受映像力作用大于重力吸附在接地转辊表面上随接地转辊运动到后方被毛刷刷下，落入片状树脂收集槽，实现片状树脂粉末的富集，玻璃纤维与非片状树脂粉末受映像力作用小于自身重力被离心甩脱落入中间体收集槽，并通过进料装置均匀加料，既一次分选；

步骤三、被甩离接地转辊的玻璃纤维与非片状树脂粉末由进料装置均匀的送入接地的金属皮带上，混合粉末随接地导轨的金属皮带运动到电晕荷电区，电晕荷电区由与接地金属皮带轴向平行的丝状电晕极并与负极高压电源连接构成，通过电晕电极所产生的负离子轰击而使混合物料饱和带电，荷电后的混合物料随金属接地皮带运动并远离电晕电极，由于物料特性差异产生电荷衰减速率的差异，玻璃纤维电荷衰减快，树脂电荷衰减慢，在金属传送带上经历电荷衰减的物料运动到吸附转辊下方，树脂荷电衰减慢保留大量与吸附转辊极性相反的电荷，受电场力作用大于自身重力被吸附在转辊表面随转辊运动被旋转毛刷刷下落入非片状树脂收集槽，玻璃纤维荷电衰减快保留微量与吸附转辊极性相反的电荷，受电场力作用远小于自身重力，被离心甩脱落入玻璃纤维收集槽，既二次分选。

如图2所示，本实施例所述的进料装置由进料斗1、星型卸料器2、一号电磁振动给料机3组成，进料斗1位于星型卸料器2上方，星型卸料器2下方出料口连接一号电磁振动给料机3，物料由进料斗1加入，进料斗1设置料位监测器，实时反馈料位信息，物料由重力作用加入星型卸料器2中，加料速度由星型卸料器2的转速决定，由星型卸料器2排出的物料加入一号电磁振动给料机3，一号电磁振动给料机3的振动频率与振幅可调并与星型卸料器2的转速相匹配，确保废旧电路板中非金属粉不重叠且均匀的加入分选工序，并实现混合粉末的连续加料。

如图2所示，本实施例所述的电晕-静电分选装置由接地转辊4，复合电极5，旋转毛刷6，中间体收集槽7，片状树脂收集槽8组成，实现非金属粉末中树脂粉末的富集。

分选转辊4位于一号电磁振动给料机3的出料口正下方，分选转辊4的转速在20转/分钟～400转/分钟可调，分选转辊4接地，复合电极5固定在机架上置于分旋转辊4前方并连接高压直流电源，复合电极5与分旋转辊4之间形成高压电晕-静电场，一号旋转毛刷6固定于机架上置于分选转辊4后方，旋转毛刷6与分选转辊4均为顺时针旋转，中间体收集槽7固定于机架上位于复合电极5下方，片状树脂收集槽8固定于机架上位于一号旋转毛刷6下方，物料由一号电磁振动给料机3加入分选转辊4的辊面上并随分选转辊4一起运动，经过电晕-静电场作用，由于树脂粉末与玻璃纤维粉末破碎后形状存在差异导致其受映像力与重力不同，片状树脂粉末吸附在转辊4上随转辊运动到后方被一号旋转毛刷6刷下落入片状树脂收集槽8中，玻璃纤维粉末与非片状树脂粉末被转辊4甩出落入中间体收集槽7中。如图3所示，当接地转辊转速在130转/分钟，复合电极电压为-15kV时树脂粉末的回收率达到86％，纯度达到99.23％。

如图2所示，本实施例所述的荷电衰减分选装置，由电晕电极10，金属传送带20，传送带机架11，传送带侧护板12，角度调节板13，角度调节栓14，调节装置支架15，二号旋转毛刷16，吸附转辊17，转辊固定架18，高度调节盘19，非片状树脂收集槽21，玻璃纤维收集槽22组成。电晕电极10位于金属传送带20前端上方，靠近二号电磁振动给料机9的出料口，电晕电极10连接高压直流电源，金属传送带20接地，金属传送带20与电晕电极10共同形成高压电晕场，为混合粉末提供荷电功能，电晕电极10与金属传送带20之间的距离可调使物料颗粒经过电晕电极10下方时饱和带电，金属传送带20速度可调使荷电后颗粒有足够时间进行电荷衰减，传送带侧护板12设置在传送带机架两侧并采用绝缘材料制作，由二号电磁振动给料机9排出的物料落入金属传送带20上并与其一起运动，经过电晕电极10下方时饱和带电，在远离电晕电极10过程中由于物料特性差异产生电荷衰减速率的差异，玻璃纤维电荷衰减快，树脂电荷衰减慢，在金属传送带20上经历电荷衰减的物料运动到吸附转辊17下方，吸附转辊17位于金属传送带20后端上方，吸附转辊17逆时针旋转二号，二号旋转毛刷16由毛刷固定于调节装置支架15上置于吸附转辊17后方，二号旋转毛刷16逆时针旋转，非片状树脂收集槽21置于二号旋转毛刷16下方金属传送带20后端上方，玻璃纤维收集槽22置于金属传送带20后端下方，吸附转辊17连接高压直流电源，其电源极性与电晕电极10相反设置(如电晕电极10连接负极时，吸附转辊17连接正极)，树脂荷电衰减慢保留大量与吸附转辊17极性相反的电荷，受电场力作用大于自身重力被吸附在转辊17表面随转辊运动被旋转毛刷16刷下落入非片状树脂收集槽21，玻璃纤维荷电衰减快保留微量与吸附转辊17极性相反的电荷，受电场力作用远小于自身重力，落入玻璃纤维收集槽22中，实现分选。

本实施例采用的复合静电分选方法，首先被粉碎非金属混合粉末由进料装置均匀加入电晕-静电分选装置，树脂与玻璃纤维粉在电场中由于映像力不同，片状树脂吸附在接地转辊上被毛刷刷下落入树脂收集区，玻璃纤维与非片状树脂被甩离接地转辊而落入中间体收集区；被甩离接地转辊的物料由进料装置均匀的加入到荷电衰减分选装置中，混合粉末经过电晕电极开始荷电，离开电晕电极后混合粉末在金属皮带上进行电荷衰减，并随金属皮带运动到静电吸附装置，吸附转辊与电晕电极带相反的电性，电荷衰减慢的非片状树脂粉末被吸附转辊吸附后被毛刷刷下落入树脂收集区，而电荷衰减快的玻璃纤维粉末随金属皮带运动落入玻璃纤维收集区，最终通过复合静电分选实现了废弃电路板中树脂与玻璃纤维的分选。

本实施例中筛网为0.3～0.4mm；

本实施例中接地转辊转速为130转/分钟，复合电极电压为-15kV，以确保树脂富集体中树脂粉末的纯度达到97％以上；

本实施例中吸附转辊电压为18kV，提高树脂粉末的吸附量。

从上述可以看出，本发明的方法具有成本低廉、高效、无污染的特点；可以实现树脂与玻璃纤维粉末的高效分选；处理量高，易于工业应用；本发明还可用于玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)的回收与再利用领域。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。