Использование отходов цветных металлов
Технический прогресс в электронной промышленности привел к появлению новых видов лома и отходов, представляющих собой агрегаты различных материалов и металлов, проводников и диэлектриков, сплавов. Содержание неметаллических материалов в ломе радиоэлектронной аппаратуры колеблется от 45 до 56%, а металлическая часть представлена медью, алюминием, никелем, серебром, золотом, палладием, оловом.
Использование лома цветных металлов во вторичной цветной металлургии, производящей сбор, подготовку и переработку вторичного сырья, способствует экономии ресурсов и охране окружающей среды. Известно, что при добыче полезных ископаемых нарушается почвенный покров, эксплуатируются огромные карьеры, отстойники и очистные сооружения, являющиеся небезопасными объектами. При переработке руд и производстве цветных металлов применяются токсичные вещества, происходит выброс газов в атмосферу, загрязняются подземные воды.
В мировом производстве металлов использование вторичного сырья, содержащего благородные и цветные металлы, постоянно растет. По оценкам экспертов США и государства Европы производят около 20% золота и 30% серебра из вторичного сырья. Во многих случаях отходы изделий из благородных металлов содержат в себе относительно больше ценных компонентов, чем руды, из которых добываются первичное золото, серебро, платина. Поэтому отходы выгодно перерабатывать, так как использование ценных компонентов из них рентабельно вследствие высокой стоимости этих компонентов, а энергетические затраты при разработке первичных рудных месторождений значительно превышают затраты на получение цветных и благородных металлов из отходов, о чем свидетельствуют данные рисунка 1.
Рисунок 1. Содержание ценных компонентов (а) и их извлечение в товарные продукты (б), энергетические затраты (в) и выбросы вредных газов в атмосферу (г) при производстве цветных металлов из руд и отходов
Для вторичной переработки отходов электронной промышленности и многих других разработаны различные технологии. Первым этапом подготовки отходов является их дробление, а затем сепарация по видам материалов. В качестве наиболее дешевых процессов разделения применяются гравитационные, в частности воздушная сепарация. Здесь разделение основано на разнице в скоростях перемещения частиц дробленых отходов в потоке воздуха. Скорости зависят от удельного веса частиц, их формы и размера, а также от скорости потока воздуха и режима его подачи.
Состав лома колеблется в широких пределах, что создает трудности при разработке технологии его разделения на компоненты. Комплекс наших исследований посвящен изучению влияния параметров разделяемых частиц алюминия и резины (отходы кабельной продукции) на результаты сепарации. В качестве исходных данных для моделирования процесса численными методами необходимы прежде всего размеры частиц.
Гранулометрический состав лома и извлечение компонентов с частицами разной крупности зависит от типа дробилки, о чем свидетельствую результаты исследования, показанные на рисунках 2 и 3.
Рисунок 2. Гранулометрический состав дробленого лома алюминиевого кабеля при дроблении в ножевой дробилке СМД-149 (а) и в молотковой дробилке СМД-146 (б)
Рисунок 3. Извлечение компонентов при дроблении в ножевой дробилке СМД-149 (а) и в молотковой дробилке СМД-146 (б)
Из данных рисунков 2 и 3 следует, что в дробленом ломе при дроблении в ножевой дробилке максимальный выход имеют частицы крупностью 2,5–5 мм — около 65%. С этими же частицами извлекается и большая часть компонентов.
При дроблении в молотковой дробилке преобладают частицы крупностью 20–40 и 10–20 мм — 38 и 49% соответственно. Средний размер частиц изоляции равен 23 мм, алюминия – 17 мм. Наибольшее извлечение алюминия при этом с частицами размером 8–15 мм, резины — с частицами крупностью 15–23 мм.
Полученное распределение частиц по крупности свидетельствует о том, что ножевая дробилка СМД-149 дает более мелкий продукт по сравнению с дробилкой СМД-146. Это будет усложнять настройку процесса воздушной сепарации.
Распределение частиц в рабочем пространстве сепаратора зависит от скоростей их перемещения, что в свою очередь связано с их формой и массой. Поэтому выполнены расчеты массы частиц различной крупности и состава (табл. 1). Принято, что все частицы имеют шарообразную форму. При этом скорость частиц равной или близкой массы в восходящем потоке воздуха будет близкой, т.е. они будут попадать в один и тот же продукт, и разделение лома на компоненты будет затруднено.
Таким образом, дальнейшие исследования могут быть направлены на определение скорости движения частиц с целью моделирования режима воздушной сепарации лома. Разработка технологии утилизации лома кабеля на этой основе позволит эффективно использовать вторичные цветные металлы и снизить техногенную нагрузку на окружающую среду.
