3 试验结果3. 1 粉碎物料的平均粒径及颗粒形状PCBs 物料总质量为 32. 90 kg, 经式( 4) 计算,PCBs 2 级破碎后平均粒径 D = 0. 410 6 mm, PWBs物料总量为58. 77 kg , 其2 级破碎后D = 0. 407 7 mm, 可见二者差异不大。
破碎后物粒形状对回收线路板的后续处理( 金属与非金属分选) 是至关重要的, 直接影响分选的效果和效率。 由于线路板上附有电子器件种类较多, 故破碎后物粒形状差别很大。
3. 2 粒度分布两种物料粒度分布 . 第 1级粒度的质量均相对较少, 而第 7 级物料的质量几乎均占总的 50% . 在( - 1. 2 0. 45) mm 两种物料差异很大, PCBs 物料( - 1. 2 0. 8) mm( 2 级粒度)只占总量的 12%, 而 PWBs 物料在此粒级含量则达到 20% , 同时, PCBs 物料( - 0. 6 0. 45) mm( 4 级粒度) 占总量的 16% , 而 PWBs 物料在此粒级含量只有 8%. 可见不同物料粒度分布差异较大。
( a) PCBs( b) PWBs 3. 3 解离尺寸粉碎的目的就是使线路板中金属与非金属达到完全解离, 同时破碎到一定的粒径范围, 利用后续处理对已解离的金属、非金属进行分选。 实验结果表明, 两种物料的解离尺寸明显不同, PCBs 物料的在- 1. 2 mm可以达到 100% 的解离 ,4 过程分析4. 1 解离度及粒度分布不同的分析对于两种不同的物料, 最终破碎结果 ,解离度差异很大。 对两种物料分析发现, 废旧 PCBs物料中电子元器件多, 含有较多的铜线、陶瓷颗粒等, 破碎后易形成尖角状或小的圆球状硬质颗粒, 如其硬度较大, 在废旧 PCBs 物料粉碎过程中, 这些硬质点起了很大作用, 致使物粒更容易破碎, 金属与非金属更容易剥离。
在冲击式破碎机破碎过程中, 物粒主要受锤头的撞击力和锤头面的磨剥力作用, 物粒在力的作用下出现裂纹破碎或被磨剥。 在PCBs 物料粉碎过程中, 有两种情况与 PWBs 料破碎过程不同: 在锤击破碎过程, 硬质点相当于楔尖, 由于此种硬质点更小, 更尖锐, 在单位面积上物料受力点增多, 受力面减小, 单位面积上受力更大,在力 F c作用下, 硬质颗粒对物粒施加强烈的张应力, 当张应力达到物料的抗劈强度极限时物粒被劈碎, 在 PCBs 物料粉碎过程中, 锤头与物料可能不直接接触, 而是锤头打击陶瓷颗粒等硬质点, 由于锤头对陶瓷等硬质点的传动作用, 使得硬质点获得和锤头同样的速度, 对物料产生剪切力作用, 当达到物料的剪切强度极限时, 物料被剥离, 由于硬质点在破碎过程的作用, 使得物料上的金属与非金属更容易剥离。 同时两种物料的粒度分布也受此影响, PCBs 物料比 PWBs 在( - 1. 2 0. 8) mm 的占质量分数要少, 既大粒径的颗粒少, 符合以上分析。
而 PWBs 物料在- 0. 15 mm粒级比例高于 PCBs 物料, 这是由于 PWBs 物料含金属少, 只有少量铜, 剪切强度极限低, 故粉屑较多。
4. 2 冲击粉碎过程能耗分析线路板的破碎过程前述已经分析, 但实际的破碎过程要比理想状况复杂得多, 物粒的受力与锤尖和衬板的距离、物料在机腔内的松散度及物料与锤头的接触位置等都有关系, 由上述受力分析公式可以认为, 当物料颗粒受力达到其屈服强度时, 直接与锤尖接触的物料颗粒在瞬间一次破碎, 而其他不直接接触的物料颗粒则不一定一次达到破碎的程度,可以认为在多次交变载荷作用力下, 物料颗粒先后发生不同程度的变形, 积累一定的能量后, 产生裂纹, 最后才破碎。 同样依照表面粉碎模型, 在磨削过程仅在颗粒表面产生破坏, 从颗粒表面不断削下微粉成分, 这一破坏不涉及颗粒的内部, 即雷廷格提出(10)从能耗的角度考虑, 1 级破碎的能耗必然低于 2 级破碎, 达到整个破碎过程能耗最小, 就必须按照多碎少磨的原则。 废弃线路板作为一种电子垃圾, 其回收处理要求低成本, 低能耗, 因此, 在量产处理时,如何在破碎过程使能耗最小化是十分重要的, 实际操作中可以按照式( 10) 得出 1 级和 2 级破碎的最佳比例。
5 结论( 1) 采用剪切式和冲击式旋转破碎机相结合的粉碎方式, 能对线路板进行有效粉碎, 同时在粉碎的基础上对线路板中金属和非金属能有效地解离。 剪切式旋转破碎机的工作转速为1 440 r/ min, r = 0. 25 m, 冲击式旋转磨碎机工作转速为2 000 r/ min, r= 0. 2 m.
( 2) PCBs 板在 1. 2 mm 以下完全解离, PWBs板在0. 6 mm以下完全解离。 解离度不同的原因是物料不同导致冲击破碎的机理不同。 PWBs 板0. 6 mm粒级物料在二次粉碎后可完全解离。
( 3) 该机械破碎系统可以将废弃线路板破碎到平均粒径为 0. 4 mm 左右, 粒度主要集中在( - 1. 2 0. 1) mm 范围内, 线路板物粒形状以球状和片状及多棱角状为主。















