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废有色金属的预处理-废电缆的解体

2019-02-20   
    废电缆是一种可用来从中收回有色金属的杂乱再生质料。意图出产电缆芯一般选用M0和M1牌号的铜或A1和A2牌号的铝。绝缘材料一般选用纸、橡胶、聚合材料、布、沥青和树脂。电缆护套用C3牌号的铅、铝、橡胶、聚合材料等。电缆铠装则用直径4~5毫米的镀锌钢线和厚0.1~1.0毫米、宽55~60毫米的钢带。
    去除绝缘物是废电缆加工中最杂乱的工序。在工业实践中,对废电缆及废电线选用各种不同的崩溃办法:机械法、化学法、高温法、静电法和低温冷冻法等。
    为了更彻底地将铜、绝缘物以及黑色金属分化成独立产品,宜将作废电缆与电缆废料分为两组:(1)芯直径在7.5毫米及以上的各种废电缆;(2)带有聚合绝缘层的废电线以及芯直径0.5~7.5毫米的废电缆。
    机械崩溃  机械崩溃法是现在国内外厂商运用最广的废电缆加工办法。其特色是设备结构简略,无环境污染。废电缆的机械崩溃在各种机床、专用设备和出产流水线上进行。
    先在废电线机械崩溃设备上进行破碎,然后再选用重选、磁选、静电分选等分选办法将破碎后的物料分选成金属和绝缘物两种产品。这些崩溃设备的结构在设计时已考虑到被处理物料的特色。
    顿涅茨克再生有色金属出产联合体制作的废电缆崩溃机(图1)在实践运用中获得好评。这种崩溃机可用于崩溃直径20~80毫米的杂乱电缆,它由两个首要协作机械----废电缆供应机械和切开机械构成。供料时,须将废电缆夹压入两个逆向滚动的辊。可以依据崩溃电缆的直径巨细旋动调理螺栓,调整两辊的距离。切开切盘的距离也可以用调理设备加以调理。以下是这种崩溃机的技术参数:
     切开刀盘: 直径(毫米)           220
                              转速(转/分)          47
                    供料轮:  直径(毫米)            450
                              转速(转/分)          11
                    供料速度(米/秒)                0.25
       崩溃机的加工才能(吨/小时)        0.8~1.2
 电动机功率(千瓦)                   4.5
 

图1  废电缆崩溃机
1-供料轮;2-螺母;3-平行四边形架;4-刀盘;
5-调理设备;6-万向接轴;7-减速器;8-传动设备
    在用电缆崩溃之前,应先用鳄式或铡刀式剪切机将废电缆剪切机将废电缆剪切生长2米以下的线段。崩溃机不扫除用手艺劳动从现已切开的废电缆上去除钢线绕组或包皮。
    丹麦西科公司的废电缆崩溃机(图2)适用于11~152于毫米的废电缆的崩溃。这种崩溃机安有供料轮,轮上设有单向齿和剥除麻绳的纵向槽。电缆包皮被刀片纵向割开。刀边一同使割开的包皮转向,致使缆芯部分脱开。刀片的升降以及给料轮的方位可以依据电缆的直径巨细加以调理。通过崩溃机切开的铠装与包皮还须用手艺从金属缆芯上剥除。这是这种崩溃机的首要缺点。下面是西科公司废电缆崩溃机的技术参数:
3型                   5型
处理电缆直径(毫米)            15~80                40~130
供料轮直径(毫米)               220                    400
电缆供应速度(米/秒)           0.5                    0.5
处理才能(吨/小时)            0.35~0.5             0.8~1.2
电动机功率(千瓦)                 10                    15

 
图2  西科公司的废电缆崩溃机
1-机架;2-传动设备;3-供料轮;4-滑板;5-调理螺栓;6-刀片;7-导套
    用于处理直径在10毫米以并带有聚合物、橡胶及纸的绝缘层、线芯截面积在0.5毫米以上废电线的崩溃设备(如图3),其间包含一台锤式破碎机和一飓风选机。由绝缘物中筛除细粒,选用筛面为1.2~1.5米2的筛分机。对分量在3~5千克的废电线卷,先选用锤式破碎机破碎,然后再送入风选机分选。绝缘物料经筛分之后,选出金属细粒。这种废电线崩溃设备处理铜线和铝线的才能别离为150~200千克/小时和100千克/小时。

 
图3  废电线崩溃设备
1-破碎机;2-转子式给料机;3-筛分机;4-风选机;5-风机;6-贮气罐
    为对没有钢皮或钢织造外皮的铜芯或铝芯(直径0.6~7.5毫米,总截面积在44毫米2以内)废导线进行处理,全苏再生有色金属科学研究设计院研发并安装成一条选用转子式破碎机的出产流水线。整个流水线包含:一个装料传送设备,一台CMД-149型破碎机,一个碎后产品气动传送设备,数台气动分选机。将直径在500毫米以下的废电线卷经由传送设备装入破碎机。废电线卷在定子式刀片和转子式刀片的刀刃之间被破碎,然后落到冲孔筛面上。没有被筛下去的线段由转子式刀片捉住后继续加以损坏,直至可以通过筛孔停止。碎后产品送作气动分选,将绝缘层同金属别离。[next]
    库兹巴斯再生有色金属出产-收买管理局有一台铜芯或铝芯铠装废电缆(不包含铅皮电缆)崩溃设备(图4),合适处理直径50~150毫米、段长1200毫米以内的废电缆。
    整个设备包含:一台锤式破碎机,带一个受料器并具有两阶段气动分选功用的气动传送设备体系,轻质组分的捕收与卸出设备,金属产品搜集传送设备,电磁轮。该设备的加工才能可达2吨/小时,铜精矿中的铜含量为90~95%,制品金属收回率为98%。

 
图4  铠装废电缆崩溃设备
1-破碎机;2-装料器;3-卸料器;
4-气动传送设备的受料设备;5-风管;6-卸料仓;
7-叶轮式给料机;8-Ⅰ阶段气动分选机;9-气动传送设备的风机;
10,11-卸料仓;12-贮气罐;13-叶轮式卸料机;14-Ⅱ阶段气动分选机;
15-旋风器;16-料仓;17-气动分选风机;18-小车;19-金属搜集传送设备;20-磁轮
    美国是选用各种高度机械化的制粒机(刀式破碎机)体系进行废电缆的崩溃。各种废线盘和线卷经铡刀式剪刀式剪切机剪切之后装入初碎制粒机。从制粒机筛网漏下去的物料送作磁选并在二次损坏制粒机中作再次损坏,脱除绝缘物。损坏后的物料在两个筛上作振荡筛分。筛上产品从两筛送入气动分选机。在气动分选机内,绝缘物颗粒被气流带走,金属则堆积下来,之后送作熔炼。中间产品(带有残留绝缘物的电线)返回到二次损坏制粒机。流水线处理才能为2.0吨/小时,铜的收回率在处理大截面积和中等截面积的废电线时为99.0~99.5%,在处理细电线时为90.0~92.0%。
    国外还广泛选用Alpine和Alpine-Lurgie(前西德)体系设备进行废电缆切生长500毫米的左右的粒度。后续工序是用圆筒式磁选机分选出碎钢粒,这道工序亦可使破碎机中的刀片运用寿命延伸。随后,悉数物料进入两台顺次摆放的之字形气动分选机中的第一台(图5),分选纸、布等。通过细碎的物料随空气一同送入旋风器再作分选。

 
图5  气流和物料在之字形气动分选机内的运动
1-     粗粒物料;2-细粒物料;3-空气
    第一台气动分选机的截面积为8分米2,有18根弯管,上升气流速度为5米/秒。由仓式给料机将物料装到管道中部邻近。
    然后将组粒物料送至另一分选机。这台分选机的截面与第一台是相同的,但其间的弯管理工要多两根,空气运动速度约11米/秒。物料经第二台气动分选机分选之后进入Roteplex破碎机,破碎后再送入下一台之字形气动分选机。由第三台分选机出来的粗粒物料现已是制品----铜,细粒物料则还需通过几个阶段的处理。运用气流将细粒物料送入分配料仓,再由料仓进入4台内装筛网(网孔直径1.0~1.5毫米)的破碎机。通过这一破碎阶段之后,把物料送入气动分选机(截面5分米2,15根弯管)。由终究一台分选机出来的粗粒物料可送作静电分选,别离制取纯铜、绝缘物和中间产品。[next]
    从铜中除尽铁杂质还需进行磁选。Alpine-Lurgie体系设备可以制取高纯铜(铜含量99.2~99.8%),加工才能为每小时候1.2~1.5吨废电缆,铜丢失不超越0.5%。为防止尘埃对大气的污染,设备中选用了过滤面积为160米2的主动过滤器吸尘。
    芯直径为0.5~7.5毫米的废铜电缆的崩溃可选用阿尔平(Alpine)公司的设备(图6)。这种设备的加工才能为500千克/小时,铜精矿中的铜含量为99%,尾矿中的铜含量在1%以下。

 
图6  选用阿尔平设备处理铜实芯电缆的工艺流程
1、3-Rotoplex破碎机;2-带式传送设备;4、8-风机;
5、9-旋风器;6、10-平板闭锁机;7-之字形分选机;11-料仓;12-运送空气管道
    日本研发出从废电线和废电缆中接连收回铜的设备。这套设备的首要部分是数台安装有切削刀片的损坏机,切削刀片用高硬度的合金制成。第一台损坏机将物料碎至20~40毫米的粒度,然后将这些物料送入第二损坏阶段。二次损坏后的物料(粒度3~12毫米)经中间料仓给入运用振荡与气流的效果力从绝缘物平分选出金属的设备。假如这套设备再加上磁选机,还可以处理多芯复合电缆。依据质料的不同,精矿金属的收回率为85~98%。这套设备各部分的处理才能为500千克/小时、1000千克/小时和2000千克/小时。
    美国苏斯瓦尔公司一家工厂从事加工带有塑料包皮的铜电缆或铝电缆(不加工钢皮电缆和铅皮电缆)。该厂选用的工艺流程(图7)是用铡刀式剪机将直径100毫米以下的废电缆或电线切生长150~300毫米的线段,然后给入磁选机除铁。接着,线段沿振荡槽和板式歪斜传送设备进入第一台破碎机,制取粒度为30~40毫米的产品。经第一阶段破碎之后,用电磁铁分选出铁安装物,接着将物料给入二次破碎机。在二次破碎机内,废电缆和电线先被破碎成9毫米左右的粒度,继之破碎成为4毫米的粒度。破碎后产品进入气动振荡分选设备,制取金属、塑料和中间产品。中间产品转送第三台破碎机作再次破碎与分选。

 
图7  苏斯瓦尔公司一家工厂的塑料包皮废电缆加工工艺流程
1-主动装卸车;2-剪切机;3、6-板式传送设备;4-磁选机;5-振荡槽;
7-第一台破碎机;8-电磁选;9、11-变压器;10-第二台破碎机;
12-第三台破碎机;13、15-提升机;14-分配器;16-摇床;17-料箱
    美国这家工厂的设备的处理才能,处理废铝电缆为5吨/小时,处理废铜电缆为7吨/小时。设备操作人员7名。金属中含塑料0.1%,而塑猜中则含金属达2%。经二次循环处理之后,塑猜中的金属含量可以降至0.2%。[next]
    图8是全苏再生有色金属科学研究设计院研发的铅皮与橡胶包皮多芯铜电缆工铝电缆崩溃设备。该设备之实践上是一个炉体设备,其间包含焙烧室和冷却室、蒸汽冷凝器和管式辐射焚烧器。

 
图8  废电缆无氧化焙烧炉
1、4-冷却室;2-焙烧室;3-电力传动设备;
5-蒸汽冷凝器;6-辊式炉底;7-推送和关门组织
    废电缆的无氧热处理直接在焙烧室内进行,烧天然气。装有废电缆(5~6吨)的料箱放在由绞车驱动的辊式炉底上并由两头送入焙烧室。
    在处理铅皮和沥青包覆电缆时,焙烧室中先熔化(200℃)的是沥青,接着挥发性物质蒸腾,随后是铅熔化(250℃)。炉体设有铅和沥青的放出口。热处理之后,用水将电缆冷却至200℃,然后送作机械崩溃。
    对橡胶包皮的废电缆,可先放在焙烧室内坚持400℃的温度进行处理,然后在200℃时用水冷却,接着放在露天让其橡皮筋胶层自行决裂。橡胶层现已决裂的,送作机械处理。
    焙烧室中的无氧化环境靠炉体的密封、炉中形成的剩余压力(100帕)以及对天然气焚烧所需空气实施定量配给来确保。焙烧进程中发作的含有电缆绝缘物挥发性物质的气体,经冷凝器处理之后即被烧掉。焙烧时,金属不氧化而且不向大气排放有毒物质。由所以从两头替换地将废电缆给入焙烧室,整个设备可以接连作业。
    国外在广泛选用热处理法处理废电缆时,所运用的炉子中都有燃尽室这一必备部件。美国的Peco炉内有主室、燃尽室和湿式洗刷塔,烧重油,可接连作业。废电缆打包装入钢筐后,放进绝缘层烧除室。在烧除室内,铅皮被熔化,然后沿炉底专用道沟流入锭模。铜则由钢筐卸出至访体相反的一端。气体和升化物进入处于主室上方的燃尽室。这种布局可以节约面积,并可运用绝缘层和燃料焚烧发作的热。废气的终究无害处理在洗刷塔内进行。
    美国谢弗兄弟公司的双室炉有一个选用高碳钢网制作的带式传送设备。这种传送设备装上废电缆之后,以确保绝缘层能彻底烧尽的规则速度(25~38毫米/分)运转于炉内。抵达卸料口之后,金属混合物及灰分被送到筛孔式振荡台去灰。纯金属线再作压块处理。
    在燃尽室内,温度可以上升到830~1000℃。坐落燃尽室和排气管道之间的砖格子使烟、气速度下降,促进烟、气愈加充分地焚烧。这种双室炉处理废电缆的才能约为2.3吨/小时。
    直径缺乏3毫米、带有聚合物绝缘层的废电线,可在滚筒内处理。为此,需将电线切成段,装入筛孔式滚筒,加热至180~220℃。然后滚筒开端滚动,这时,已熔化的聚合物在离心力效果下被甩到滚筒壁上并顺着壁孔流出。留在滚筒中的是合适作冶金处理的纯金属。滚筒驱动所用的发动机,最经济的是内燃机。发动机排放的废气进入滚筒的空腔。
    处理带有纸、橡胶、氯丁橡胶、聚氯乙烯、聚酯以及其它聚合物绝缘层的废电缆,主张选用热解法,即在压力效果下于密封体系中蒸馏和冷凝挥发性物质,对绝缘层进行热分化。先把废电缆装入由煤气炉或电炉加热的高压釜。然后依据绝缘物料的不同,使高压釜内坚持必定温度。处理纸绝缘层废电缆的最佳温度是260~300℃,处理沥青绝缘层废电缆的最佳温度是300~450℃,处理聚合物绝缘层废电缆的最佳温度是370~480℃。高压釜内的压力为140~280千帕。同大气压比较,高压釜内压力的进步使绝缘层的损坏进程加快了4~9倍。
    对绝缘层进行热处理之后,应选用机械办法(如筛分)从固体热解产品平分选出金属。分选出的金属应具有纯洁表面,无氧化痕迹。热解法的副产品,是油、焦油、轻烃、热解炭、氯化氢(氯化氢是在处理含聚氯乙烯绝缘层的废电缆进程中发作的)。
    因为氧化原因,大部分废电缆热处理设备都有5~7%的金属丢失。
    在进行热处理进程中,有必要严格遵守工艺准则,以防止污染环境。
    化学法去除绝缘物  化学法去除绝缘层,应选用不与导电金属发作反响的盐类熔体、溶液和有机溶剂。
    各种碱性金属的氢氧化物是易熔物质,其熔点(℃)别离为:LiOH-445;NaOH-318.5;KOH-360.5;RbOH-301;CsOH-272.3。
    化学法之一,是将废电缆放进钢筐并装入碱性金属的氢氧化物熔体(300℃)。待绝缘物溶解之后,钢筐内剩余纯金属。金属收回率挨近100%。
    去除绝缘物也可以在加热至150℃(超越塑料熔点约30℃)的碱性金属氢氧化物水溶液中进行。[next]
    化学法还包含选用高压釜处理废电缆。将带有绝缘层的废电缆预先切生长6~12毫米的段,然后进行气动分选,重组分装入带孔眼的筐中并放进有油的高压釜内。加热到230~290℃的油以循环活动办法从电缆上去掉绝缘物以及锡、焊料。物料在高压釜中停留1.5~3.0小时,冷却至140℃。冷却之后,一般将电缆送入锤式破碎机破碎,接着在振荡式传送设备上选用洗刷办法从电缆上去除油质,并加以枯燥,终究进行磁选和气动分选。
    在处理聚氯乙烯绝缘层的废电线或电缆时,可用二、环已酮、甲酰替二甲胺、四氢、丁酮等作溶剂。这些溶剂的物理性质如下:                                         熔点(℃)                      沸点(℃)
二CH3CHAl2                -96.3                           57.3
环乙酮COCH2CH(CH3)          (CH3)2CH2                          169
四氢OCH2CH2CH2             -65                             54~66
丁铜CH3COC2H2                  -86.4                           79.6
    有机溶剂的高挥发性、易燃性和毒性,使得上述熔述的大规模运用前途渺茫。
    选用化学法从废电线和电缆上去除绝缘物,需求杂乱的设备和很多的化学试剂(这些试剂大部分又具有腐蚀性和毒性),污水需求细心净化,废气需求进行无害处理。但与此一同,化学法又具有可以防止金属丢失并可制取高质量有色金属的长处。