КОМПЛЕКС ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ЛОМА

Полезная модель относится к устройствам дробления различных материалов с последующим разделением и сортировкой дробленых материалов по крупности и по удельной плотности.
Полезная модель может быть использована в горно-обогатительной, строительной, химической промышленности для дробления твердых материалов и их разделения по удельной плотности и по крупности (геометрическим размерам).
Лом и отходы продукции радиоэлектронных и электротехнических отраслей промышленности - богатый источник цветных и драгоценных материалов. Содержание металлов в таком сырье не ниже, чем их содержание в рудах.
Особая ценность радиоэлектронного и электротехнического лома заключается в том, что это не только богатый по содержанию драгоценных материалов, но и постоянно возобновляемый источник вторичного сырья. По своим физическим и химическим свойствам, многокомпонентный электронный лом не может направляться в металлургическую плавку без механической разделки с целью выделения отдельных (или групп) компонентов. [1]
Технологические процессы современной переработки радиоэлектронного лома, как правило, включают в себя ручную дифференцированную разделку, механические измельчение (дробление), обогащение полученных концентратов и последующие виды переработки.
Дифференцированная ручная разделка, предусматривает разборку блоков, узлов изделий с максимальным использованием инструмента для извлечения навесного монтажа и получения различных концентратов.
Производительность таких работ до 150÷200 кг/(чел. смену), что является основным сдерживающим фактором производительности.
Только после ручной разделки отдельные виды концентратов лома подвергаются измельчению в ножевых или в молотковых дробилках (мельницах), при этом текстолитовую (стеклотекстолитовую) подложку, содержащую цветные металлы с остатками драгоценных материалов направляют на обжиг в обжиговую печь с системой дожигания и газоочистки. [1]
Известны способы переработки электронного лома и кабельного скрапа, включающие дробление, измельчение, классификацию по крупности и электростатическую сепарацию. [2, 3]
Известен способ переработки отходов ламп накаливания, включающий дробление исходного материала последовательно в щековой и валковой дробилках, затем в конусно-инерционной дробилке с последующей магнитной сепарацией и измельчением до 3…5 мм для выделения латунных контактов. [4]
Известна американская установка PPV, которую можно принять за прототип, использующая молотковые дробилки с обязательной предварительной механической разделкой (разборкой) блоков на двух стадиях измельчения, воздушные сепараторы, магнитные сепараторы, грохот, валковую дробилку для измельчения надрешетного продукта и электродинамический сепаратор, работающий на принципах вихревых токов в слабом поле (выделение стальной фракции) и в сильном поле (выделение цветных сплавов измельченной фракции). [1]
Известен способ измельчения материалов ножевым измельчителем для обеспечения возможности управления формой и размерами срезаемой частицы материала вращающимся инструментом с зубьями (ножами).
Режущую кромку инструмента перемещают параллельно самой себе, при этом сообщают вынужденные колебания относительно оси вращения инструмента в радиальном направлении с заданной величиной амплитуды. [5]
Известен способ переработки монтажных плат от электрических и электронных устройств, включающий ножевое дробление, его дальнейшее криогенное доизмельчение, воздушную сепарацию, сотовую классификацию, нагревание и просушку продукта, последующую электростатическую и магнитную сепарацию с выделением металлического концентрата. [6]
Известен низкочастотный виброизолятор для ткацких станков для виброизоляции в горизонтальном направлении, в котором через амортизатор в виде цилиндрической пружины пропущена составная тяга, сочлененная шарнирно с плитой и основанием посредством опорных поверхностей. [7]
Известен пневматический многопродуктовый классификатор, содержащий загрузочное устройство, сепарационный модуль, снабженный патрубком отвода воздуха с мелкой фракцией разделения и основной сепарационный модель, снабженный разгрузочным перечистным модулем для отделения средней фракции разделения. Частицы исходного материала размером более граничной крупности под действием сил тяжести выпадают в нижнюю часть загрузочного устройства и выпадают отдельно из классификатора. [8, 9]
Основными недостатками вышеперечисленных способов и устройств по переработке радиоэлектронного лома является необходимость обязательной предварительной разделки подлежащего переработке лома и получения однородных по геометрическим размерам, желательно и по форме, измельченных частиц лома для обеспечения последующей электростатической или электродинамической сепарации металлов из лома, низкая производительность, высокая сложность применяемого оборудования, большое количество разнотипного оборудования.
Однородность по геометрическим размерам измельченных частиц радио- электронного лома могут обеспечить ножевые измельчители. Достаточную однородность измельчения могут обеспечить и шредерные установки при многократном измельчении, соответственно, с уменьшением производительности.
Однако, работа ножевых и шредерных измельчителей ограничивается стойкостью режущего инструмента (ножей, фрез), необходимостью периодической и своевременной его замены. Несвоевременная замена режущего инструмента ухудшает качество измельчения, ведет к поломкам и авариям, следовательно, к простоям и потере производительности. Замена инструмента в этих агрегатах долговременная операция, а стоимость режущего инструмента высокая.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, является повышение производительности, упрощение технологии с одновременным снижением капитальных и эксплуатационных затрат.
Поставленная цель достигается тем, что молотковая дробилка, производящая первичное дробление радиоэлектронного лома в составе комплекса, смонтирована на раме, выполненной со скрытыми полостями, в которых размещен грузовой балласт.
Рама установлена посредством амортизаторов в виде пружин сжатия на портале.
Портал снабжен L-образными кронштейнами, на которых горизонтально установлены амортизаторы в виде пружин сжатия, через которые пропущены тяги с шайбами и с гайками. Тяги шарнирно сочленены с рамой в плоскости вращения ротора дробилки.
Приемная часть бункера дробилки установлена вне плоскости вращения ротора дробилки и выполнена в виде наклонной замкнутой камеры с шарнирными затворами, смонтированными на вертикальных стенках этой камеры на входе и выходе из нее.
Установка молотковой дробилки на раме, виброизолированной в вертикальной и горизонтальной плоскостях, с грузовым балластом позволяет использовать молотковую дробилку с энергией удара молотков (бит), достаточных для разрушения (дробления) недоразделанных радиоэлектронных блоков с корпусными элементами, плат с навесным монтажом, содержащими в том числе и стальные детали, без предварительной разборки и разделки.
Установка подобной молотковой дробилки без предлагаемого технического решения на портал не допускается, требуется установка на тяжелый фундамент. [10]
Установка на тяжелый фундамент не исключает передачу вибраций (колебаний) от работающей дробилки в этом случае через фундамент на смежный машины и здание, в котором смонтирована эта дробилка.
Предложенное техническое решение позволило безфундаментную установку молотковой дробилки в составе комплекса для переработки радиоэлектронного лома на портале.
Предлагаемое техническое решение не только повышает производительность переработки лома за счет исключения предварительной ручной разделки (подготовки) радиоэлектронного лома перед первичным дроблением молотковой дробилкой, но и упрощает технологию измельчения.
Предлагаемое техническое решение минимизирует расходы на изготовление, замену изнашиваемых частей, известно, что стоимость изготовления ударных молотков (бит) дробилок существенно ниже стоимости режущего инструмента ножевых и фрезерных измельчителей. Стойкость лезвийного инструмента, применяемого в измельчителях, существенно ниже стойкости ударных молотков дробилок.
Замена молотков (бит) в дробилках более проста и удобна, чем замена ножей или фрез в измельчителях.
Установка приемной части бункера дробилки вне плоскости вращения ротора дробилки и выполнение ее в виде наклонной замкнутой камеры с шарнирными затворами, смонтированными на вертикальных стенках камеры на входе и на выходе из нее, обеспечивает дополнительную защиту операторов от осколков перерабатываемого лома и от пыли.
Установка молотковой дробилки на портале позволяет разместить под дробилкой ленточный транспортер, технологически соединяющий молотковые дробилки между собой, с подвесным магнитным сепаратором, что позволяет уплотнить размещение используемого в составе комплекса оборудования, т.е. уменьшает занимаемую производственную площадь.
Вторая молотковая дробилка, в которой производится окончательное дробление предварительно раздробленной массы радиоэлектронного лома, технологически соединена с грохотом, посредством ленточного транспортера с подвесным магнитным сепаратором.
Грохот раздробленную массу радиоэлектронного лома разделяет на две фракции: надрешетную (крупную) фракцию и подрешетную (мелкую) фракцию. Величины фракции (геометрические размеры) зависят от разрешающей способности, установленной на грохоте решетки (сита).
Электростатическая или электродинамическая сепарация таких фракций затруднена из-за большого разброса фракций по геометрическим размерам и, следовательно, по массовым показателям.
Для решения этого технического и технологического противоречия для сепарации измельченного радиоэлектронного лома по крупности и по плотности в комплексе для переработки радиоэлектронного лома применен многопродуктовый пневматический каскадно-гравитационный классификатор.
Сепарацию каждой фракции раздробленной массы лома (крупную и мелкую) после грохочения производят отдельно на классификаторе, обладающем большой производительностью, надежностью и безопасностью. Стоимость классификатора и его обслуживания существенно ниже стоимости электростатических и электродинамических сепараторов.
Комплекс для переработки радиоэлектронного лома состоит из высокоскоростной ударной молотковой дробилки 1 и молотковой дробилки 2, приемные бункеры 3 и 4, и подрешетные пространства 5 и 6, которых соответственно соединены с всасывающими патрубками циклонов 7 и 8 (фиг.1).
Молотковая дробилка 1 с кинетической энергией ротора, обеспечивающей дробление (измельчение) печатных плат с навесным монтажом, недоразделанных плат с любыми разъемами, в том числе и со стальными корпусными элементами, смонтирована на раме 9 (фиг.1 и фиг.2).
Рама 9 выполнена с полостями, в которых размещен грузовой балласт, в два раза превышающий собственную массу молотковой дробилки 1.
Рама 9 посредством амортизаторов 10 в виде пружин сжатия установлена на портале 11 (фиг.1).
Портал 11 снабжен L-образными кронштейнами 12, на которых установлены горизонтально амортизаторы (фиг.2 и фиг.3) в виде пружин сжатия 13, через которые пропущены тяги 14 с шайбами 15 и гайками 16. Тяги 14 сочленены с рамой 9 шарнирно (фиг.2 и фиг.3).
Приемная часть бункера 3 молотковой дробилки 1 установлена вне плоскости вращения ротора дробилки 1 (фиг.1) выполнена в виде замкнутой камеры с шарнирными затворами 17, смонтированными на вертикальных стенках камеры, на входе и на выходе из нее с образованием шлюзовой полости (фиг.4 и фиг.5).
Молотковая дробилка 1 технологически соединена с молотковой дробилкой 2 ленточным транспортером 18, над которым смонтирован подвесной магнитный сепаратор 19 (фиг.1 и фиг.2).
Приемный бункер 4 молотковой дробилки 2 (фиг.1 и фиг.2) охватывает выходной конец ленточного транспортера 18.
Молотковая дробилка 2 технологически соединена ленточным транспортером 20, над которым смонтирован подвесной магнитный ленточный сепаратор 21, с вибрационным линейным грохотом 22.
Под подвесные ленточные магнитные сепараторы 19 и 21, устанавливаются технологические емкости (тара) 23 и 24 (фиг.2) соответственно для сбора магнитных фракций измельченного лома.
Под грохотом 22 устанавливаются технологические емкости 25 и 26 для сбора мелкой и крупной фракций соответственно после грохочения (фиг.2).
Для сепарации (разделения фракций измельченного лома) после грохочения для переработки радиоэлектронного лома применен пневматический каскадно-гравитационный классификатор 27 (фиг.1 и фиг.2) с приемным бункером 28, разделяющий измельченные материалы на три продукта: тяжелую фракцию (медные сплавы и крупные частицы алюминиевых сплавов), среднюю фракцию (преимущественно крупная пластмассовая фракция и мелкая металлическая фракция) и легкая фракция (преимущественно пылевидная и мелкая пластмассовая фракция).
Принцип разделения фракций измельченного материала, попадающего в каскадно-гравитационный классификатор, основан на разнице сил, действующих на измельченную частицу в классификаторе: силы тяжести и силы сопротивления измельченной частицы восходящему воздушному потоку. Если сила тяжести, действующая на частицу, больше силы аэродинамического сопротивления, частица падает в низ.
В противном случае частица материала воздушным потоком поднимается вверх [9].
Комплекс для переработки радиоэлектронного лома работает следующим образом:
Исходный материал (радиоэлектронный лом в виде плат и блоков с навесным монтажом, с разъемами, пакетом по нескольку штук сразу) вручную резко подают в приемный бункер 3 молотковой дробилки 1 (фиг.1).
Забрасываемые в переработку платы за счет приобретенной энергии броска последовательно преодолевают затворы 17 (фиг.4) приемного бункера 3 и попадают в рабочую зону молотковой дробилки 1, в которой происходит разрушение перерабатываемого лома до фракции, размеры которой определяются разрешающей способностью установленной на молотковой дробилке 1 решетки.
Для исключения запыления производственного помещения приемный бункер 3 и подрешетное пространство дробилки 1 соединены с всасывающим патрубком циклона 7 (фиг.1).
Пылевидная фракция разрушаемых материалов через всасывающий патрубок оседает в циклоне 7.
Шлюзовой затвор приемного бункера 3 дополнительно защищает оператора от пыли и от осколков разрушаемых дробилкой 1 материалов. Измельченная до необходимых размеров фракция лома через решетку дробилки 1 падает на ленточный транспортер 18, который перемещает измельченную массу лома к молотковой дробилке 2 (фиг.1 и фиг.2).
Из измельченной массы лома при прохождении его под подвесным магнитным сепаратором 19 производится извлечение ферромагнитных материалов (сталь, чугун, ферромагнитная крошка), которые магнитным сепаратором 19 сбрасываются в технологическую тару 23 (фиг.2).
Вся оставшаяся масса лома ленточным транспортером 18 сбрасывается в приемный бункер молотковой дробилки 2, где происходит окончательное измельчение (разрушение) лома до фракции, размеры которой определяются разрешающей способностью установленной на молотковой дробилке 2 решетки.
Для исключения запыления производственного помещения приемный бункер 4 и подрешетное пространство дробилки 2 соединены с всасывающим патрубком циклона 8 (фиг.1). Пылевидная фракция разрушаемых материалов при дроблении оседает в циклоне 8.
Измельченная дробилкой 2 масса лома ленточным транспортером 20 перемещается к грохоту 22 (фиг.1 и фиг.2). При прохождении под подвесным магнитным сепаратором 21 измельченной массы лома производится извлечение остатков ферромагнитных материалов, которые магнитным сепаратором 21 сбрасываются в технологическую тару 24 (фиг.2).
Измельченная масса лома, без ферромагнитной составляющей, грохотом 22 разделается на две фракции: крупную (надрешетную) и мелкую (подрешетную).
Каждая фракция (крупная и мелкая) измельченной массы лома собирается в отдельную технологическую тару 25 и 26 соответственно.
Каждая фракция, из тары 25 или из тары 26 соответственно, отдельно сепарируется на пневматическом многопродуктовом классификаторе 27.
Измельченная мелкая масса (из тары 25) лома после грохочения засыпается в приемный бункер 28 классификатора 27.
В пневматическом каскадно-гравитационном классификаторе 27 при наладке его на переработку соответствующей фракции лома происходит разделение (сепарация) измельченной массы лома на три продукта: тяжелую фракцию, содержащую медные и оловянисто-свинцовые сплавы, легкую фракцию, содержащую мелкую фракцию пластмасс, и среднюю фракцию, содержащую, преимущественно, крупную фракцию пластмассы и мелкую металлическую фракцию.
Среднюю фракцию для сепарации металлической составляющей подвергают грохочению или повторной классификации на пневматическом каскадно-гравитационном классификаторе 27 с соответствующей переналадкой последнего.
Таким же образом сепарируется отдельно измельченная крупная масса лома после грохочения (из тары 24) на пневматическом многопродуктовом каскадно-гравитационном классификаторе 27 после соответствующей переналадки последнего.
Все классифицированные (сепарированные) фракции лома собираются отдельно в технологическую тару по фракциям.
Заявляемый комплекс для переработки радиоэлектронного лома разработан, изготовлен и запущен в эксплуатацию в Южно-уральском специализированном центре утилизации в декабре 2011 г.
Источники информации
1. Извлечение драгоценных металлов из лома радиоэлектронной аппаратуры. Чернюк А.О. и др. УДК 669.213.6 [http://www.sworld.com.ua/Konfer22/166.htm]
2. Патент РФ №2166376, 2001 .г
3. Патент РФ №2321462, 2007 г.
4. Патент РФ №2035244, 1995 г.
5. Патент РФ №2365469, 2009 г.
6. Патент США №5683040. 1997 г.
7. Авторское свидетельство СССР №1594326, 1990 г.
8. Патент Республики Беларусь BY 3970 C1, B07B 4/00, 2001 г.
9. Оборудование для фракционирования на узкие классы сухих смесей в строительстве. Доклад на 3-й международной научно-технической конференции «Современные технологии сухих строительных смесей» [http://www.beton.rn/libraru/397/elem225593]
10. СНиП 2.02.05-87 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками»