固体废物处理与处置 课程设计-日处理50t废覆铜板分选 回收处理工艺设计

课程设计课程名称固体废物处理与处置题目名称日处理50t废覆铜板分选回收处理工艺设计学生学院环境科学与工程学院目录前言 3第一章 设计任务书 41.1设计题目 41.2设计资料 41.3设计内容 41.4设计成果 4第二章 处理工艺的选择与确定 52.1方案确定的原则 52.2可行性方案的确定 52.3“湿法破碎+水力摇床分选”工艺流程的确定 5第三章 主要构筑物及设备的设计与计算 73.1分选工艺物料衡算 73.2料仓的设计 83.3粗破碎技术（一级破碎） 83.3.1选用的设备类型 83.3.2根据处理量50t/d选破碎机规格 93.4细破碎技术（二级破碎） 103.4.1选用的设备类型 103.4.2根据处理量50t/d选破碎机规格 113.5分选 123.5.1选用工艺：水力摇床 123.5.2选用的设备类型 123.6输送设备 13第四章分选处理过程环保处理系统 164.1中水回用 16第五章总结 17参考文献 18附录 18前言本次课程设计的对象是废弃覆铜板。覆铜板，是指纸和玻纤布等基材，浸以树脂，制成粘结片(胶纸和胶布)，由数张粘结片组合后，单面或双面配上铜箔，经热压固化，制成的板状产品。废覆铜板中含有相当数量的铜，从覆铜板中分离和回收铜具有显著的经济效益，并能有效节约和保护资源。根据分离原理的不同，把资源化技术分为化学处理、物理机械处理、热处理技术、生物处理技术等。任何一种方法都不能完全实现废覆铜板的资源化、无害化。各种方法都有自己的优缺点，都有最优的使用条件。只有把各种方法相互配合交叉使用才能实现最优化。考虑到回收工艺的经济性和环保要求，设计高效、稳定和环保的分选处理方案非常关键。从电子废物的成分和回收利用现状出发，考虑到废覆铜板成分较为简单，机械和物理分选具有明显的优势。物理机械法的初期投入和运行成本相对较低，对环境污染最小，造成二次污染程度低。工业应用上提倡采用多级破碎和物理分选相结合的回收利用方案。分选得到铜米和胶粉，分别进入相应的冶炼和加工成新的产品。设计任务书1.1设计题目日处理50t废覆铜板分选回收处理工艺设计1.2设计资料（1）通过对废覆铜板的初步分析，覆铜板中的Cu含量约为18%，其他为胶粉。（2）分选系统生产能力为50吨/天，日工作时间为20小时。1.3设计内容（1）分选各环节的物料平衡计算与特性分析（2）废覆铜板破碎分选处理系统的总体设计（3）废覆铜板的破碎和分选设备的计算和选型（4）各类物料的输送设备的计算和选型（5）分选处理过程环保处理系统（废水和废气处理）1.4设计成果（1）设计说明书一份（2）平面图、高程图、主要构筑物图处理工艺的选择与确定2.1方案确定的原则(1)采用先进、稳妥的处理工艺，经济合理，安全可靠。(2)合理布局，投资低，占地少。(3)降低能耗和处理成本。(4)综合利用，无二次污染。(5)综合国情，提高自动化管理水平。2.2可行性方案的确定废覆铜板成分较为简单，主要由铜和热固性树脂组成。金属铜和非金属树脂聚合物之间的物理性质截然不同，是机械物理法处理废覆铜板实现金属与非金属分离的关键。机械物理法主要工艺流程主要包括预处理、破碎和分选。当前我国机械物理法处理废弃电路板的主要工艺可以分为“湿法破碎+水力摇床分选”、“干法破碎+干法分选”、“干法破碎+干湿混合分选”三种类型。此次选用“湿法破碎+水力摇床分选”工艺。该工艺的特点，整体而言投资少，运行成本低，简单实用。采用湿式破碎，较干式破碎法而言具有更高效的破碎效率、低破碎比，能避免破碎过程中刺激性气体和粉尘的产生，可以连续生产。普通水力摇床适合的入料粒度在-2+0.074mm之间，有效分选下限可以达到0.037mm。对于覆铜板而言最佳解离粒度在0.5mm左右，因此采用普通摇床可以实现破碎解离后覆铜板中金属富集的回收。2.3“湿法破碎+水力摇床分选”工艺流程的确定废覆铜板通过两级湿法破碎，实现金属与非金属的解离，采用水力摇床进行分选，得到两产品，即金属富集体和非金属，或者三产品金属富集体、中间产品和非金属，其中的中间产品可以返回细碎机再次粉碎，也可以返回水力摇床进行再次分选。金属富集体和非金属经过过滤后，金属富集体送往冶炼厂，非金属作为填充材料或者经深加工作为其他产品的原料。过滤水经过处理后可以回用。图2.1“湿法破碎+水力摇床分选”工艺处理废覆铜板流程图主要构筑物及设备的设计与计算3.1分选工艺物料衡算（1）垃圾分选厂每小时的处理量为Q0=Q/T式中Q每天的垃圾处理量，Q=50t/d;T每天的工作时间，T=20h。Q0=50/20=2.5(t/h)（2）细破碎过程中湿法锤式破碎机的解离效率为95%，即破碎后的有三种产品：金属富集体、中间产品和非金属。铜富集体Q=2.5×18%×95%=0.4275t/h非金属Q=2.5×82%×95%=1.9475t/h中间产品Q=2.5×5%=0.125t/h（3）采用水力摇床分选效率为95%，即铜富集体Q=0.4275×95%=0.41t/h非金属Q=1.9475×95%=1.85t/h中间产物Q=0.125+（0.4275+1.9475）×5%=0.24t/h（4）采用中间产物全部返回细破碎机，即铜富集体Q=0.125×18%×95%+0.4275×5%=0.04t/h非金属Q=0.125×82%×95%+1.9575×5%=0.19475t/h中间产物Q=0.125×5%=0.00625t/h（5）再次经过水力摇床后，即铜富集体Q=0.04×95%=0.038t/h非金属Q=0.19475×95%=0.185t/h中间产物Q=0.00625+（0.038+0.185）×5%=0.0174t/h（6）废覆铜板全过程总质量Q=0.41+1.85+0.038+0.185+0.0174=2.5t/h（7）总设计处理工艺效益η=(1-0.0174/2.5)×100%=99.3%3.2料仓的设计仓体容积取V=400m3仓体尺寸计算每个小仓的体积V0,m3;长度a,m;宽度b,m;深度c,m。则V0=abc取a=10m,b=10m,c=4m;V0=10×10×4=400m3（通过计算结果可知可以满足要求。）3.3粗破碎技术（一级破碎）3.3.1选用的设备类型选用复杂摆动型颚式破碎机。粗碎鄂式破碎机一般分为复摆和简摆两种，主要用于粗、中碎。鄂式破碎机的结构主要有机架、偏心轴、大皮带轮、飞轮、动颚、侧护板、肘板、肘板后座、调隙螺杆、复位弹簧、固定颚板与活动颚板等组成，其中肘板还起到保险作用。复摆型颚式破碎机的工作原理是送入破碎腔中的物料，当连杆在偏心轴的带动下向上运动时，肘板使可动颚板靠近固定颚板，破碎室中的固体废物受到挤压、劈裂和弯曲的联合作用而破碎。当连杆向下运动时，可动颚板借助拉紧弹簧的恢复力离开固定颚板，已被破碎的废物在重力作用下，经排料口排出。颚式破碎机的特点是结构简单、维修使用方便；性能稳定，运营成本低；破碎比大，产品粒度均匀。破碎腔深而且无死区，提高了进料能力与产量。润滑系统安全可靠，部件更换方便，设备维护保养简单。单机节能15%～30%，系统节能一倍以上。排料口调整范围大，可满足不同用户的要求。噪音低，粉尘少。图3.1复摆颚式破碎机3.3.2根据处理量50t/d选破碎机规格处理量50t/d；日工作时间为20小时每小时处理量Q=50/20=2.5t/h覆铜板中18%铜的含量是9000kg，树脂的含量是41000kg。铜的密度是8.9g/cm3；树脂的密度是1.117g/cm3计算得出每日处理废覆铜板的体积为38m3。每小时处理量为1.9m3根据以上数据，选用PE250×400型复摆颚式破碎机。表3.1PE250×400型复摆颚式破碎机的技术参数进料口尺寸/mm250×400出料口尺寸/mm20~60进料块最大尺寸/mm210处理能力/(m3·h-1)3~13偏心轴转速/(r·min-1)300电动机功率/kW15质量（不包括电动机）/t2.8外形尺寸（长×宽×高）/mm1450×1315×1296物料的最大抗压强度/MPa3203.4细破碎技术（二级破碎）3.4.1选用的设备类型选用湿法冲击式破碎机。锤式粉碎机在冲击粉碎过程中，以铜为主的金属在冲击作用下，表现出较好的延展性，不易粉碎，而在较粗粒级富集，同时冲击粉碎表现出来的选择性粉碎特性，为在较低能耗，较粗粒级回收高品位的金属富集体创造良好的条件。表3.2锤式粉碎机破碎废弃电路板后的筛分化验结果锤式破碎机常温条件下，干法破碎覆铜板存在着部分金属残留、设备磨损、破碎腔温升过高以及产生有害气体等问题。所以选用湿法锤式冲击式破碎机。在破碎机体内装有若干锤头，锤头的链接孔径大于轴的直径，在破碎过程中锤头呈甩动状态冲击废弃电路板。废弃电路板由入料口进入破碎腔，锤头高速运动冲击物料。电路板在冲击锤头的高速作用下获得能量飞向破碎机腔体，速度较快的物料将受到腔体的二次破碎作用而破裂。有部分电路板获得能量在破碎机腔体中上升，与破碎机给料碰撞后下落，被冲击锤头再次破碎，也有部分物料高速运动，相互碰撞进而破裂。水流通过进水口进入破碎腔，破碎后产物被击打成矿浆从筛板流出。图3.2湿法冲击式破碎机结构示意图3.4.2根据处理量50t/d选破碎机规格处理量50t/d；日工作时间为20小时每小时处理量Q=50/20=2.5t/h覆铜板中18%铜的含量是9000kg，树脂的含量是41000kg。铜的密度是8.9g/cm3；树脂的密度是1.117g/cm3计算得出每日处理废覆铜板的体积为38m3。每小时处理量为1.9m3表3.3PCXK系列无堵塞细碎破碎机技术参数根据以上数据结合国内细碎锤式细碎机的技术参数，选用PCXK-0402Z无堵塞细破碎机。3.5分选3.5.1选用工艺：水力摇床水力摇床分选属于薄流膜分选过程，床层中的颗粒物质在流膜作用下，连续从上游运动到下游，床面作周期性不对称运动，使物料按照比重、粒度和形状沿床面作纵向分层移动。床面铺设的床条，使薄流膜底部产生紊动以支持物料在垂直方向分层，同时帮助沉积到底部的重物料向重产物端移动。所以适用于金属混合废物中密度差别较大的覆铜板回收。1—床面；2—给水槽；3—床头；4—给料槽；5—滑动支撑；6—弹簧；7—床条图3.3摇床结构示意图3.5.2选用的设备类型选用云锡式摇床。云锡式摇床床头不对称性较大，又有较宽的差动性调节范围，可适应不同给料粒度和选别要求。床头机构运转可靠，易磨损件少，又不漏油。适用于处理细破碎后粒径小于6mm的细粒物料。1—电动机；2—床头；3—床面；4—给料器；5—弹簧；6—冲水槽；7—滑动轴承；8—调坡机构；9—床条；10—拉杆；11—基础图3.4云锡式摇床3.6输送设备在废覆铜板分选工艺中，带式输送机是主要的运输机械，它连接各个分选设备。因此，各分选设备段之间的输送带带宽、带长、带速及输送带的安装位置需根据具体情况分别估算。(1)输送带①带宽确定输送带主要输送从料仓至粗破碎中复杂摆动型颚式破碎机的废覆铜板。开始带速不宜选择过快，选取带速为0.5m/s。选用槽式胶带输送带。胶带输送机的输送能力计算如下式：式中Q——输送能力，由物料衡算知Q近似取2.5t/h；Fb——物料在胶带的截面积，m2；——输送带运行速度，取0.5m/s；——物料的堆密度，对废覆铜板取1.33;——倾角系数。取。对于槽型输送带上物料堆积的断面积为：其中，胶带的槽角α选取TD72型为。则：2.5=3600×（0.2514-0.1531×B2）×0.5×1.33×1则B=1.28m，取带宽为1.3m②电动机功率计算在确定胶带输送机的电功率以前，首先要计算传动滚筒的轴功率。转动滚筒轴功率的计算公式为胶面传动滚筒=0.90，因此，电动机功率为：故选用Y100L-2型三相异步电动机，额定功率为4.0kW。输送带Ⅱ带宽的确定输送带Ⅱ主要用于输送从复杂摆动型颚式破碎机破碎排出后的物料送至细破碎设备湿法冲击式破碎机。取带速为1.0m/s，输送倾角15°，倾角系数为0.885，由物料衡算此时输送量为2.5t/h，则输送带带宽为：2.5=3600×（0.2514-0.1531×B2）×1.0×1.33×0.885得B=1.28m，取带宽B=1.3m。②电动机功率计算取.采用滚动轴承，查得=0.030，=0.0318，=8.17×10-5，=1.03，=1.005，导料挡板=2.25，空段清扫器=0.23，弹换清扫器=1.5，。将以上各数据带入计算式，转动滚筒轴功率为：电动机功率为：所以选用型电动机，额定功率为7.5。输送带Ⅲ带宽的确定输送带Ⅲ主要用于输送自细破碎设备湿法冲击式破碎机至云锡式摇床的物料（主要是铜的富集体、非金属和中间产品）。取带速为1.5m/s，输送倾角，倾角系数为0.957，由物料衡算此时输送量为2.5t/h，计算方法同上。经计算取输送带仍为1.3m。②电动机功率计算取采用滚动轴承，查得=0.030，=0.0318，=8.17×10-5，=1.03，=1.005，导料挡板=2.25，空段清扫器=0.23，弹换清扫器=1.5，。将以上各数据带入计算式，转动滚筒轴功率为：N=(0.0318×20×1.5+8.17×10-5×10.2664×20+0.00273×10.2664×5)×1.08×1.005+(2.25+0