Эффективность переработки электронного лома

В последние годы одной из наиболее востребованных задач становится переработка электронного лома (отслужившие свой срок компьютеры, телефоны, радиотехнические изделия, электронные блоки электротехнических установок) с целью извлечения и вторичного использования содержащихся в нем благородных и цветных металлов. Такие отходы являются многокомпонентными и не могут подвергаться непосредственной металлургической переработке без экологических последствий и потери значительной части полезных компонентов. Современным эколого-экономическим требованиям (минимизация воздействия на окружающую среду, ресурсо- и энергосбережение) более всего удовлетворяет комплексная переработка отходов, предполагающая разделение их на фракции с последующей утилизацией полученных компонентов наиболее подходящими методами.

Электронный лом характеризуется тем, что в большинстве случаев материалы содержатся в нем в виде сростков. Поэтому на первой стадии переработки необходимо дробление и измельчение отходов для раскрытия отдельных материалов с последующим разделением их на фракции. Например, существует комплекс по механической обработке радиоэлектронного лома, включающий молотковые дробилки, вибрационные грохоты и каскадно-гравитационные классификаторы. Комплекс позволяет обрабатывать радиоэлектронные блоки с навесным монтажом печатных плат, с корпусными элементами, содержащими, в том числе, и стальные детали. На выходе комплекса получаются коллективные концентраты материалов, систематизированные по крупности входящих в них частиц, что облегчает последующую переработку, основной задачей которой является отделение металлов от изоляции.

Возможность отделения изоляционных материалов и получения селективных концентратов металлов появляется при использовании электродинамических сепараторов. В мировой практике чаще всего применяются электродинамические сепараторы с бегущим магнитным полем. Разработка и исследование таких сепараторов является одним из научных направлений кафедры «Электротехника и электротехнологические системы» УрФУ. В лаборатории кафедры созданы опытные образцы электродинамических сепараторов, разработаны методики расчета характеристик таких сепараторов. Опробование процессов сепарации электронного лома на опытных установках с использованием материалов, предоставленных заказчиком, показало, что для сепарации фракции отходов крупностью +10–20 мм может использоваться сепаратор на основе двухстороннего трехфазного линейного индуктора при подаче сепарируемых материалов по наклонной плоскости. Такой сепаратор схематично показан на рис. 1.

Рис. 1. Схема опытного электродинамического сепаратора для сортировки электронного лома

Бегущее магнитное поле создается линейным индуктором, питаемым трехфазным переменным током частотой 50 Гц. Разделяемые смеси материалов подаются в зону сепарации по наклонной плоскости. При взаимодействии с бегущим магнитным полем частицы немагнитных цветных металлов получают ускорение, направленное поперек линии подачи. Величина такого ускорения зависит от соотношения электропроводности металла и его удельного веса. Металлы и сплавы, отличающиеся по указанному показателю, собираются на выходе установки в разные приемники продуктов сепарации.

В процессах сепарации на извлекаемые проводящие тела помимо электромагнитных сил действуют конкурирующие механические силы, величина которых зависит от многих случайных факторов. Кроме того, в случае малых размеров извлекаемых частиц величина действующих на них электромагнитных усилий отталкивания, боковых усилий и вращающих моментов становится соизмеримой с действием продольной силы – силы извлечения, что обусловливает сложный и неоднозначный характер движения предметов.

Возрастает влияние на результат случайных факторов: форма предметов и их ориентация в поле, состав сепарируемой смеси, влажность и т. п. Все это снижает повторяемость результатов экспериментов. По указанным причинам при исследованиях эффективность сепарации целесообразно оценивать по технологическим показателям, таким как «степень извлечения выделяемого продукта в концентрат» (доля частиц выделяемого продукта в концентрате от того же продукта в исходной смеси) – ? и «содержание выделяемого продукта в концентрате» (доля частиц выделяемого продукта среди всех частиц в концентрате) – ?. При экспериментальных исследованиях технологические показатели определяются с помощью серии экспериментов по результатам взвешивания проб исходного материала и выделенных фракций на электронных весах. Строгость экспериментальной оценки обеспечивается применением статистических методов при математической обработке опытов.

На рис. 2 показаны зависимости достигнутых при испытаниях технологических показателей электродинамического сепаратора от положения разделителя потока материалов (R – расстояние от линии подачи материала до разделителя потока, как показано на рис. 1).

Рис. 2. Зависимости технологических показателей опытного сепаратора от положения разделителя потока

Задачей сепарации, сформулированной предприятием–заказчиком, являлось выделение из электронного лома алюминиевых сплавов. Полученные результаты (степень извлечения алюминиевых сплавов и их содержание в концентрате на уровне 80–90 %) подтверждают возможность эффективного использования электродинамических сепараторов для обработки электронного лома.