低温破碎技术及其在资源回收中的应用

添加人：admin 发布时间：2015/11/14 8:36:22 来源：中国破碎机网

　　北京石油化工学院学报低温破碎技术及其在资源回收中的应用周翠红（北京石油化工学院环境工程系，北京102617）破碎。介绍了低温破碎的国内外研究现状，低温破碎的原理与制冷技术着重分析了低温破碎在回收塑料。橡胶。金属。电子废弃物等固物中的应用。低温破碎二次污染小，动力消耗低，破碎粒度均匀，还可利用不同物质破碎韧性的差异进行选择性破碎，在资源回收中的使用逐渐受到重视。
　　中图法分类号X705随着社会和经济的迅速发展、城市规模不断扩大、人口急剧增加以及人民生活水平大幅度提高，固体废弃物增长速度越来越快，资源回收逐渐受到各个国家的重视。破碎是资源回收的一个重要环节，也是能量消耗最大的一个环节。在固体废弃物处理中进行破碎主要为了实现两个目的：一是单个颗粒粒度减小；二是多组分中的单体解离。物料的易碎性不仅与物体的强度、硬度、密度、结构、均匀性有关，还与其形状、含水量、粘性、裂痕以及表面性质有关。
　　目前，物料的破碎方法主要有机械方法与物理方法两类。机械破碎方法对物料的施力方式有压力、剪切、劈碎、研磨、冲击和弯曲等；物理破碎方法主要有超声波、水射流、低温与热破碎。在固体废弃物处理中韧性物料与多组分物料居多，使用常规机械破碎方法破碎效果不好。
　　利用外力克服固体质点间的内聚力而使大块物料分裂成小块的过程与使小块的物料颗粒分裂成细粉的过程统称为破碎。低温破碎法是物料在低温作用脆化后，采用机械方法进行破碎的一种方法。采用常温破碎方法时，只有不到1%的机械功消耗在粉碎上，几乎大部分机械功消耗变成了热能，这就使粉碎机中产生的热量超过物料的耐热限度，对物料的加工性能、产品质量和生产效率都有很大影响。
　　低温破碎最适用于破碎常温下不易粉碎的物质，如橡胶、热塑性塑料等，该方法可比常温粉碎法制得粒径更小的颗粒，也可以利用不同物质脆化温度的不同实现选择性破碎。低温破碎因其产生的二次污染小、噪音低，破碎所需的动力很低，破碎效果好，热敏性物质不会受到氧化作用而变质，逐渐在各领域内得到广泛的应用。
　　1国内外研究现状低温破碎技术最早实现工业化是在1948年，目前常用的制冷方法有2种：一是制冷剂制冷，二是空气膨胀制冷。常用的制冷剂有二氧化碳、液氮和冰。二氧化碳制冷剂有液态和固态两种形式。固态二氧化碳又称干冰，升华点为-75*C.干冰不能贮存于密闭容器中，在运输中损耗大。二氧化碳虽然无毒，但是大量使用，可使大气中缺氧，从而对人产生危害。液氮的沸点为-196工很容易获得-100*C以下的低温，制冷效果好，几乎所有的易挥发性有害物（氢除外）在液氮制冷温度下都能被冷冻。液氮是惰性物质，即使是剧烈的粉碎，也能防止物料被氧化；液氮可以直接输入粉碎机内，从而减少了预冷时间，简化了装置。空气膨胀制冷也收稿0期：004 1008是！种很好的制冷方式这种制冷方式的原料北京石油化工学院学报为空气，来源广，无环境污染，制冷效果好，成本低。
　　I960年美国提出了实用的液氮冷冻粉碎塑料和橡胶的装置：首先将被粉碎的塑料或橡胶用液氮进行预冷，然后用螺旋输送器将其送入粉碎机中进行粉碎。1967年日本开发了以粉碎聚乙烯和乙烯-乙酸乙烯共聚物为主的液氮粉碎装置。这种装置减少了液氮消耗量，避免粉料温度提高，而且增设了节约能源的热交换器。
　　的东洋酸素株式会社、法国的Laivlgui公司、瑞典的Trelleborg公司等在此方面的研究都有一定的进展。20世纪90年代，中国自主开发了一种新型低温粉碎法，即空气膨胀制冷低温粉碎法：空气在空气压缩机中被压缩到具有一定压力，经分离干燥后，进人膨胀机同轴压气机二次压缩，随后通过热交换设备进行冷热交换、降低温度，温度达到-120*C以下。从事该项开发的单位有中科院低温。低温破碎法主要分为两种工艺：一种是低温粉碎工艺；另一种是低温和常温并用的粉碎工艺。低温粉碎机主要使用低温高速旋转型的冲击式粉碎机和破碎机，转速可调，一般为2000温度影响破碎韧度的3种基本类型3低温破碎技术的应用3.1废旧塑料随着经济与社会的发展，塑料制品使用越来越广，白色污染日益严重。废旧塑料制品已经给环境带来严重污染，废弃物中各种不同的塑料制品往往是混合在一起。塑料再生的第一步是要将不同的塑料分离出来。对塑料低温破碎的相关研究结果表明，各种塑料的脆化点如下：聚氯乙烯为-5 -20°C.为美国AIRPRODUCT公司破碎塑料的低温流程：物料先经过预冷装置，再进入磨碎机。
　　为德国Linde公司的破碎聚酰胺等热敏性物质的低温流程，物料从计量装置通过加药轮给入螺旋冷却机中，通过液氮进行冷却，然后再送入高速冲击破碎机，破碎后的产品经过多孔轮隔片排出，从冲击破碎机中排出的气体由过滤器进行净化。相关工艺参数如下：出料粒度80Mm；产量350kg/h；破碎1kg聚酰胺的液氮消耗量为1.25kg；功率21kW，该装置的破碎效果较好。
　　3.2废旧橡胶周翠红。低温破碎技术及其在资源回收中的应用以废旧轮胎为主的废旧橡胶制品数量的增加给环境造成危害。橡胶材料不能用热塑性加工方法，而且不能在自然条件下降解。当前，发达国家对橡胶材料的回收利用特别重视。其中将废旧橡胶粉碎制成胶粉再利用是一种节能、经济、无污染的回收方法。由低温粉碎生产的胶粉粒度细、流动性好；胶粉中不含有铁、纤维等；无热变质和氧化变质现象。
　　是汽车轮胎低温破碎装置，经皮带运输机送来的废轮胎T采用穿孔机穿孔后，经喷洒式冷却装置预冷，再送至浸没式冷却装置冷却。通过辊式破碎机破碎分离成"橡胶和夹丝布"与"车轮圆缘"两部分。后者被送至装有磁选机的皮带运输机进行磁选。前者经锤式破碎机二次破碎后送入筛选机，按所需的不同大小而分离31.汽车轮胎低温破碎装置1皮带输送机2穿孔机3喷洒式冷却装置；4浸没冷却装置5辊式破碎机6皮带运输机7锤式破碎机；8筛选机。
　　3.3金属近几年我国有色金属消耗量迅速上升，产生了大量可回收的有色金属废料，再生有色金属的生产以其低投资、低能耗、低成本、低污染和工艺较简单的特点日益受到重视。1999年我国再生有色金属的产量为67万t，占有色金属总产量的9.7%.其中再生铜34万t，再生铝21万t，再生铅10万t，再生锌2万t，铜的回收利用是我国废有色金属回收利用最好的一种。
　　用低温破碎法可以从有色金属混合物中回收铜、锌、铝。研究结果表明，对有色金属混合物、废轮胎、电线电缆等废物进行液氮低温选择5cm以上产物中可回收97%的铜，100%的铝（不含锌），从25cm以下产物中可回收28%的铜，100%的锌（不含铝），说明能进行选择性破碎141.若进行常温破碎，由于锌延迟破碎，在2.5cm以上物料中残留827%的锌，说明常温下不能进行选择性破碎。
　　3.4电子废弃物电子废弃物是固体废弃物中特殊的一类，包括各种废旧电脑、通信设备、电视机、电冰箱以及被淘汰的精密电子仪器仪表等。随着社会经济的迅速发展，电子类固体废弃物的产生量在固体废弃物中的比例加速上升。电子废弃物的危害更具有潜在性和长期性。其结构特点：多组分，韧性物质较多。
　　目前，低温破碎技术开始用于废旧电路板的破碎，在液氮冷却下，废旧电路板变脆，很容易粉碎，但是低温破碎液氮冷却装置成本较高。
　　德国DBURC公司开发了四段式机械处理工艺151：预破碎、液氮冷冻后粉碎、筛分、静电分选，液氮冷却后，废旧电路板变得易于破碎，还可防止塑料在破碎时产生有害气体。该处理方法的工艺流程如所示。相关研究表明，由预冷与深冷两个部分组成电子废弃物破碎系统，预冷温度为-10K深冷温度为-100°C.废旧电路板在1.2mm粒级以下基本解离，废旧电路板解离过程可分为两个阶段：第一阶段是板上的黑色、白色插槽解离；第二阶段是电路板基板解离。树脂主要分布在1.2mm粒级以下，主要为纤维状与块状；铜主要分布1. 125mm粒级，主要为e颗粒状，其匕金属主。enld北京石油化工学院学报要在1.2~05mm粒级以下，不规则形状较同组分的回收。
　　多。在这种情况下使用低温破碎很容易实现不四段式处理工艺流程4结论低温破碎可避免粉尘爆炸、二次污染与噪音污染；破碎所需的动力很低，可提高破碎机的产量；与常温破碎相比，可得到更细的物料；破碎热敏性物质不会受到氧化作用；利用各种物质低温脆性之差异，实现混合物的选择性破碎。
　　国内外在低温破碎废旧塑料、废旧橡胶的研究已经比较成功，尤其是在废旧轮胎生产胶粉方面已经相对成熟在回收电子废弃物方面的研究需要进一步加强。固体废弃物中使用常规方法不易破碎的物料及韧性较大的物料居多，但是目前低温破碎成本相对较高，所以应该开发高效制冷技术优化低温破碎的工艺流程以降低成本。