固體廢物處理與處置 課程設(shè)計(jì)-日處理50t廢覆銅板分選 回收處理工藝設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)課程名稱固體廢物處理與處置題目名稱日處理50t廢覆銅板分選回收處理工藝設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院目錄前言 3第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 41.1設(shè)計(jì)題目 41.2設(shè)計(jì)資料 41.3設(shè)計(jì)內(nèi)容 41.4設(shè)計(jì)成果 4第二章 處理工藝的選擇與確定 52.1方案確定的原則 52.2可行性方案的確定 52.3“濕法破碎+水力搖床分選”工藝流程的確定 5第三章 主要構(gòu)筑物及設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算 73.1分選工藝物料衡算 73.2料倉的設(shè)計(jì) 83.3粗破碎技術(shù)（一級(jí)破碎） 83.3.1選用的設(shè)備類型 83.3.2根據(jù)處理量50t/d選破碎機(jī)規(guī)格 93.4細(xì)破碎技術(shù)（二級(jí)破碎） 103.4.1選用的設(shè)備類型 103.4.2根據(jù)處理量50t/d選破碎機(jī)規(guī)格 113.5分選 123.5.1選用工藝：水力搖床 123.5.2選用的設(shè)備類型 123.6輸送設(shè)備 13第四章分選處理過程環(huán)保處理系統(tǒng) 164.1中水回用 16第五章總結(jié) 17參考文獻(xiàn) 18附錄 18前言本次課程設(shè)計(jì)的對象是廢棄覆銅板。覆銅板，是指紙和玻纖布等基材，浸以樹脂，制成粘結(jié)片(膠紙和膠布)，由數(shù)張粘結(jié)片組合后，單面或雙面配上銅箔，經(jīng)熱壓固化，制成的板狀產(chǎn)品。廢覆銅板中含有相當(dāng)數(shù)量的銅，從覆銅板中分離和回收銅具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，并能有效節(jié)約和保護(hù)資源。根據(jù)分離原理的不同，把資源化技術(shù)分為化學(xué)處理、物理機(jī)械處理、熱處理技術(shù)、生物處理技術(shù)等。任何一種方法都不能完全實(shí)現(xiàn)廢覆銅板的資源化、無害化。各種方法都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，都有最優(yōu)的使用條件。只有把各種方法相互配合交叉使用才能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化?？紤]到回收工藝的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保要求，設(shè)計(jì)高效、穩(wěn)定和環(huán)保的分選處理方案非常關(guān)鍵。從電子廢物的成分和回收利用現(xiàn)狀出發(fā)，考慮到廢覆銅板成分較為簡單，機(jī)械和物理分選具有明顯的優(yōu)勢。物理機(jī)械法的初期投入和運(yùn)行成本相對較低，對環(huán)境污染最小，造成二次污染程度低。工業(yè)應(yīng)用上提倡采用多級(jí)破碎和物理分選相結(jié)合的回收利用方案。分選得到銅米和膠粉，分別進(jìn)入相應(yīng)的冶煉和加工成新的產(chǎn)品。設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)題目日處理50t廢覆銅板分選回收處理工藝設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)資料（1）通過對廢覆銅板的初步分析，覆銅板中的Cu含量約為18%，其他為膠粉。（2）分選系統(tǒng)生產(chǎn)能力為50噸/天，日工作時(shí)間為20小時(shí)。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）分選各環(huán)節(jié)的物料平衡計(jì)算與特性分析（2）廢覆銅板破碎分選處理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)（3）廢覆銅板的破碎和分選設(shè)備的計(jì)算和選型（4）各類物料的輸送設(shè)備的計(jì)算和選型（5）分選處理過程環(huán)保處理系統(tǒng)（廢水和廢氣處理）1.4設(shè)計(jì)成果（1）設(shè)計(jì)說明書一份（2）平面圖、高程圖、主要構(gòu)筑物圖處理工藝的選擇與確定2.1方案確定的原則(1)采用先進(jìn)、穩(wěn)妥的處理工藝，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。(2)合理布局，投資低，占地少。(3)降低能耗和處理成本。(4)綜合利用，無二次污染。(5)綜合國情，提高自動(dòng)化管理水平。2.2可行性方案的確定廢覆銅板成分較為簡單，主要由銅和熱固性樹脂組成。金屬銅和非金屬樹脂聚合物之間的物理性質(zhì)截然不同，是機(jī)械物理法處理廢覆銅板實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬分離的關(guān)鍵。機(jī)械物理法主要工藝流程主要包括預(yù)處理、破碎和分選。當(dāng)前我國機(jī)械物理法處理廢棄電路板的主要工藝可以分為“濕法破碎+水力搖床分選”、“干法破碎+干法分選”、“干法破碎+干濕混合分選”三種類型。此次選用“濕法破碎+水力搖床分選”工藝。該工藝的特點(diǎn)，整體而言投資少，運(yùn)行成本低，簡單實(shí)用。采用濕式破碎，較干式破碎法而言具有更高效的破碎效率、低破碎比，能避免破碎過程中刺激性氣體和粉塵的產(chǎn)生，可以連續(xù)生產(chǎn)。普通水力搖床適合的入料粒度在-2+0.074mm之間，有效分選下限可以達(dá)到0.037mm。對于覆銅板而言最佳解離粒度在0.5mm左右，因此采用普通搖床可以實(shí)現(xiàn)破碎解離后覆銅板中金屬富集的回收。2.3“濕法破碎+水力搖床分選”工藝流程的確定廢覆銅板通過兩級(jí)濕法破碎，實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬的解離，采用水力搖床進(jìn)行分選，得到兩產(chǎn)品，即金屬富集體和非金屬，或者三產(chǎn)品金屬富集體、中間產(chǎn)品和非金屬，其中的中間產(chǎn)品可以返回細(xì)碎機(jī)再次粉碎，也可以返回水力搖床進(jìn)行再次分選。金屬富集體和非金屬經(jīng)過過濾后，金屬富集體送往冶煉廠，非金屬作為填充材料或者經(jīng)深加工作為其他產(chǎn)品的原料。過濾水經(jīng)過處理后可以回用。圖2.1“濕法破碎+水力搖床分選”工藝處理廢覆銅板流程圖主要構(gòu)筑物及設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1分選工藝物料衡算（1）垃圾分選廠每小時(shí)的處理量為Q0=Q/T式中Q每天的垃圾處理量，Q=50t/d;T每天的工作時(shí)間，T=20h。Q0=50/20=2.5(t/h)（2）細(xì)破碎過程中濕法錘式破碎機(jī)的解離效率為95%，即破碎后的有三種產(chǎn)品：金屬富集體、中間產(chǎn)品和非金屬。銅富集體Q=2.5×18%×95%=0.4275t/h非金屬Q(mào)=2.5×82%×95%=1.9475t/h中間產(chǎn)品Q=2.5×5%=0.125t/h（3）采用水力搖床分選效率為95%，即銅富集體Q=0.4275×95%=0.41t/h非金屬Q(mào)=1.9475×95%=1.85t/h中間產(chǎn)物Q=0.125+（0.4275+1.9475）×5%=0.24t/h（4）采用中間產(chǎn)物全部返回細(xì)破碎機(jī)，即銅富集體Q=0.125×18%×95%+0.4275×5%=0.04t/h非金屬Q(mào)=0.125×82%×95%+1.9575×5%=0.19475t/h中間產(chǎn)物Q=0.125×5%=0.00625t/h（5）再次經(jīng)過水力搖床后，即銅富集體Q=0.04×95%=0.038t/h非金屬Q(mào)=0.19475×95%=0.185t/h中間產(chǎn)物Q=0.00625+（0.038+0.185）×5%=0.0174t/h（6）廢覆銅板全過程總質(zhì)量Q=0.41+1.85+0.038+0.185+0.0174=2.5t/h（7）總設(shè)計(jì)處理工藝效益η=(1-0.0174/2.5)×100%=99.3%3.2料倉的設(shè)計(jì)倉體容積取V=400m3倉體尺寸計(jì)算每個(gè)小倉的體積V0,m3;長度a,m;寬度b,m;深度c,m。則V0=abc取a=10m,b=10m,c=4m;V0=10×10×4=400m3（通過計(jì)算結(jié)果可知可以滿足要求。）3.3粗破碎技術(shù)（一級(jí)破碎）3.3.1選用的設(shè)備類型選用復(fù)雜擺動(dòng)型顎式破碎機(jī)。粗碎鄂式破碎機(jī)一般分為復(fù)擺和簡擺兩種，主要用于粗、中碎。鄂式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)主要有機(jī)架、偏心軸、大皮帶輪、飛輪、動(dòng)顎、側(cè)護(hù)板、肘板、肘板后座、調(diào)隙螺桿、復(fù)位彈簧、固定顎板與活動(dòng)顎板等組成，其中肘板還起到保險(xiǎn)作用。復(fù)擺型顎式破碎機(jī)的工作原理是送入破碎腔中的物料，當(dāng)連桿在偏心軸的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，肘板使可動(dòng)顎板靠近固定顎板，破碎室中的固體廢物受到擠壓、劈裂和彎曲的聯(lián)合作用而破碎。當(dāng)連桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，可動(dòng)顎板借助拉緊彈簧的恢復(fù)力離開固定顎板，已被破碎的廢物在重力作用下，經(jīng)排料口排出。顎式破碎機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、維修使用方便；性能穩(wěn)定，運(yùn)營成本低；破碎比大，產(chǎn)品粒度均勻。破碎腔深而且無死區(qū)，提高了進(jìn)料能力與產(chǎn)量。潤滑系統(tǒng)安全可靠，部件更換方便，設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)簡單。單機(jī)節(jié)能15%～30%，系統(tǒng)節(jié)能一倍以上。排料口調(diào)整范圍大，可滿足不同用戶的要求。噪音低，粉塵少。圖3.1復(fù)擺顎式破碎機(jī)3.3.2根據(jù)處理量50t/d選破碎機(jī)規(guī)格處理量50t/d；日工作時(shí)間為20小時(shí)每小時(shí)處理量Q=50/20=2.5t/h覆銅板中18%銅的含量是9000kg，樹脂的含量是41000kg。銅的密度是8.9g/cm3；樹脂的密度是1.117g/cm3計(jì)算得出每日處理廢覆銅板的體積為38m3。每小時(shí)處理量為1.9m3根據(jù)以上數(shù)據(jù)，選用PE250×400型復(fù)擺顎式破碎機(jī)。表3.1PE250×400型復(fù)擺顎式破碎機(jī)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)料口尺寸/mm250×400出料口尺寸/mm20~60進(jìn)料塊最大尺寸/mm210處理能力/(m3·h-1)3~13偏心軸轉(zhuǎn)速/(r·min-1)300電動(dòng)機(jī)功率/kW15質(zhì)量（不包括電動(dòng)機(jī)）/t2.8外形尺寸（長×寬×高）/mm1450×1315×1296物料的最大抗壓強(qiáng)度/MPa3203.4細(xì)破碎技術(shù)（二級(jí)破碎）3.4.1選用的設(shè)備類型選用濕法沖擊式破碎機(jī)。錘式粉碎機(jī)在沖擊粉碎過程中，以銅為主的金屬在沖擊作用下，表現(xiàn)出較好的延展性，不易粉碎，而在較粗粒級(jí)富集，同時(shí)沖擊粉碎表現(xiàn)出來的選擇性粉碎特性，為在較低能耗，較粗粒級(jí)回收高品位的金屬富集體創(chuàng)造良好的條件。表3.2錘式粉碎機(jī)破碎廢棄電路板后的篩分化驗(yàn)結(jié)果錘式破碎機(jī)常溫條件下，干法破碎覆銅板存在著部分金屬殘留、設(shè)備磨損、破碎腔溫升過高以及產(chǎn)生有害氣體等問題。所以選用濕法錘式?jīng)_擊式破碎機(jī)。在破碎機(jī)體內(nèi)裝有若干錘頭，錘頭的鏈接孔徑大于軸的直徑，在破碎過程中錘頭呈甩動(dòng)狀態(tài)沖擊廢棄電路板。廢棄電路板由入料口進(jìn)入破碎腔，錘頭高速運(yùn)動(dòng)沖擊物料。電路板在沖擊錘頭的高速作用下獲得能量飛向破碎機(jī)腔體，速度較快的物料將受到腔體的二次破碎作用而破裂。有部分電路板獲得能量在破碎機(jī)腔體中上升，與破碎機(jī)給料碰撞后下落，被沖擊錘頭再次破碎，也有部分物料高速運(yùn)動(dòng)，相互碰撞進(jìn)而破裂。水流通過進(jìn)水口進(jìn)入破碎腔，破碎后產(chǎn)物被擊打成礦漿從篩板流出。圖3.2濕法沖擊式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖3.4.2根據(jù)處理量50t/d選破碎機(jī)規(guī)格處理量50t/d；日工作時(shí)間為20小時(shí)每小時(shí)處理量Q=50/20=2.5t/h覆銅板中18%銅的含量是9000kg，樹脂的含量是41000kg。銅的密度是8.9g/cm3；樹脂的密度是1.117g/cm3計(jì)算得出每日處理廢覆銅板的體積為38m3。每小時(shí)處理量為1.9m3表3.3PCXK系列無堵塞細(xì)碎破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)根據(jù)以上數(shù)據(jù)結(jié)合國內(nèi)細(xì)碎錘式細(xì)碎機(jī)的技術(shù)參數(shù)，選用PCXK-0402Z無堵塞細(xì)破碎機(jī)。3.5分選3.5.1選用工藝：水力搖床水力搖床分選屬于薄流膜分選過程，床層中的顆粒物質(zhì)在流膜作用下，連續(xù)從上游運(yùn)動(dòng)到下游，床面作周期性不對稱運(yùn)動(dòng)，使物料按照比重、粒度和形狀沿床面作縱向分層移動(dòng)。床面鋪設(shè)的床條，使薄流膜底部產(chǎn)生紊動(dòng)以支持物料在垂直方向分層，同時(shí)幫助沉積到底部的重物料向重產(chǎn)物端移動(dòng)。所以適用于金屬混合廢物中密度差別較大的覆銅板回收。1—床面；2—給水槽；3—床頭；4—給料槽；5—滑動(dòng)支撐；6—彈簧；7—床條圖3.3搖床結(jié)構(gòu)示意圖3.5.2選用的設(shè)備類型選用云錫式搖床。云錫式搖床床頭不對稱性較大，又有較寬的差動(dòng)性調(diào)節(jié)范圍，可適應(yīng)不同給料粒度和選別要求。床頭機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，易磨損件少，又不漏油。適用于處理細(xì)破碎后粒徑小于6mm的細(xì)粒物料。1—電動(dòng)機(jī)；2—床頭；3—床面；4—給料器；5—彈簧；6—沖水槽；7—滑動(dòng)軸承；8—調(diào)坡機(jī)構(gòu)；9—床條；10—拉桿；11—基礎(chǔ)圖3.4云錫式搖床3.6輸送設(shè)備在廢覆銅板分選工藝中，帶式輸送機(jī)是主要的運(yùn)輸機(jī)械，它連接各個(gè)分選設(shè)備。因此，各分選設(shè)備段之間的輸送帶帶寬、帶長、帶速及輸送帶的安裝位置需根據(jù)具體情況分別估算。(1)輸送帶①帶寬確定輸送帶主要輸送從料倉至粗破碎中復(fù)雜擺動(dòng)型顎式破碎機(jī)的廢覆銅板。開始帶速不宜選擇過快，選取帶速為0.5m/s。選用槽式膠帶輸送帶。膠帶輸送機(jī)的輸送能力計(jì)算如下式：式中Q——輸送能力，由物料衡算知Q近似取2.5t/h；Fb——物料在膠帶的截面積，m2；——輸送帶運(yùn)行速度，取0.5m/s；——物料的堆密度，對廢覆銅板取1.33;——傾角系數(shù)。取。對于槽型輸送帶上物料堆積的斷面積為：其中，膠帶的槽角α選取TD72型為。則：2.5=3600×（0.2514-0.1531×B2）×0.5×1.33×1則B=1.28m，取帶寬為1.3m②電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算在確定膠帶輸送機(jī)的電功率以前，首先要計(jì)算傳動(dòng)滾筒的軸功率。轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸功率的計(jì)算公式為膠面?zhèn)鲃?dòng)滾筒=0.90，因此，電動(dòng)機(jī)功率為：故選用Y100L-2型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為4.0kW。輸送帶Ⅱ帶寬的確定輸送帶Ⅱ主要用于輸送從復(fù)雜擺動(dòng)型顎式破碎機(jī)破碎排出后的物料送至細(xì)破碎設(shè)備濕法沖擊式破碎機(jī)。取帶速為1.0m/s，輸送傾角15°，傾角系數(shù)為0.885，由物料衡算此時(shí)輸送量為2.5t/h，則輸送帶帶寬為：2.5=3600×（0.2514-0.1531×B2）×1.0×1.33×0.885得B=1.28m，取帶寬B=1.3m。②電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算取.采用滾動(dòng)軸承，查得=0.030，=0.0318，=8.17×10-5，=1.03，=1.005，導(dǎo)料擋板=2.25，空段清掃器=0.23，彈換清掃器=1.5，。將以上各數(shù)據(jù)帶入計(jì)算式，轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸功率為：電動(dòng)機(jī)功率為：所以選用型電動(dòng)機(jī)，額定功率為7.5。輸送帶Ⅲ帶寬的確定輸送帶Ⅲ主要用于輸送自細(xì)破碎設(shè)備濕法沖擊式破碎機(jī)至云錫式搖床的物料（主要是銅的富集體、非金屬和中間產(chǎn)品）。取帶速為1.5m/s，輸送傾角，傾角系數(shù)為0.957，由物料衡算此時(shí)輸送量為2.5t/h，計(jì)算方法同上。經(jīng)計(jì)算取輸送帶仍為1.3m。②電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算取采用滾動(dòng)軸承，查得=0.030，=0.0318，=8.17×10-5，=1.03，=1.005，導(dǎo)料擋板=2.25，空段清掃器=0.23，彈換清掃器=1.5，。將以上各數(shù)據(jù)帶入計(jì)算式，轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸功率為：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