銅和塑料分離設(shè)備的設(shè)計(jì)

滕康朋 彭錦波 孫 李 王 堂

安徽科技學(xué)院

銅是工業(yè)生產(chǎn)中的一種重要材料，但是世界上的銅資源有限，因此，對于廢銅的回收利用至關(guān)重要。銅米機(jī)就是現(xiàn)代生產(chǎn)中解決廢銅回收利用的一種重要工具，它是用于對廢舊銅線粉碎將銅和塑料分離的機(jī)械。

我國是一個(gè)工業(yè)大國，在銅的消費(fèi)上更是位居世界第一，20 世紀(jì)90年代以前我國銅冶煉主要是立足于國內(nèi)市場，廢雜銅的進(jìn)口量很少甚至沒有進(jìn)口，但我國是一個(gè)銅資源貧乏的國家，2004年，中國銅礦產(chǎn)量達(dá)到60 萬t，但銅礦產(chǎn)量與精銅生產(chǎn)需求之間的差距從2003年的123 萬t 擴(kuò)大到了145 萬t。因此，對于廢銅的回收利用，中國更是需要予以高度重視。

1 引言

我國是一個(gè)工業(yè)大國，在銅的消費(fèi)上更是位居世界第一，20 世紀(jì)90年代以前我國銅冶煉主要是立足于國內(nèi)市場，廢雜銅的進(jìn)口量很少甚至沒有進(jìn)口，但我國是一個(gè)銅資源貧乏的國家，2004年，中國銅礦產(chǎn)量達(dá)到60 萬t，但銅礦產(chǎn)量與精銅生產(chǎn)需求之間的差距從2003年的123萬t 擴(kuò)大到了145 萬t。因此，對于廢銅的回收利用，中國更是需要予以高度重視。

從全世界看，持續(xù)不斷的開采活動讓銅礦資源越來越少，根據(jù)美國國家礦物局于1993年提出的關(guān)于全球礦產(chǎn)品的報(bào)道，世界范圍內(nèi)的有色金屬儲存量根據(jù)目前的需求量計(jì)算，銅礦資源僅僅只有45年的使用期限。這樣一來，我們必須要做好廢銅的回收再利用工作，特別是像我國這樣銅礦資源非常匱乏的國家。世界上最早回收利用廢舊銅是從上個(gè)世紀(jì)80年代美國等一些發(fā)達(dá)國家開始的，而我國是從上個(gè)世紀(jì)九十年代開始注重銅的回收利用，對于發(fā)展至今的廢銅的回收利用，主要的方法有四種：①機(jī)械分離法，②低溫冷凍法，③化學(xué)剝離法，④熱分解法。

但是最普遍使用的還是機(jī)械分離法，而現(xiàn)在本文所介紹的銅米機(jī)就是機(jī)械分離法的一種，銅米機(jī)分離的是低于0.8mm 的電線及電纜中的銅，對于大于0.8mm 的電線及電纜，通常使用剝線機(jī)直接剝離銅線，進(jìn)行回收利用。

2 銅和塑料分離設(shè)備的總體設(shè)計(jì)

工作原理

0.3mm～0.8mm 的電線電纜（回收銅為主）可以用銅米機(jī)切粒破碎，再經(jīng)風(fēng)力氣流分選。

密度大的銅粉和顆粒大的塑料顆粒在風(fēng)力的作用下與細(xì)顆粒的塑料分開，細(xì)顆粒塑料由布袋收集，布袋為密封狀態(tài)；銅粉和直徑大的顆粒物在通過氣流管道，進(jìn)入振動篩。振動篩采用重力分離的方法，進(jìn)一步的分離銅粉和直徑大的塑料顆粒物。該部分的電線電纜約占以回收銅為主的電線電纜總量的8%。

0.3mm 以下的電線及電纜（回收銅為主）約為5%進(jìn)入銅米機(jī)打碎后再經(jīng)搖床水選分離出銅米和塑料細(xì)粒，搖床廢水經(jīng)三級沉淀池后循環(huán)回用，沉渣一般為泥砂以及少量塑料粉等。

組成

銅米機(jī)主要組成：粉碎主機(jī)、3Kw 除塵風(fēng)機(jī)、1.5Kw除塵風(fēng)機(jī)、旋風(fēng)下料器、除塵器、搖床、上料風(fēng)機(jī)、配電柜。

3 銅和塑料分離關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)

粉碎主機(jī)設(shè)計(jì)

粉碎主機(jī)的工作原理：物料經(jīng)粗破后，由進(jìn)料裝置送至主機(jī)粉碎腔，在高速回轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生的高壓高頻脈動旋氣流能場的影響下，顆粒通常會進(jìn)行螺旋運(yùn)動，進(jìn)而產(chǎn)生出一些旋流，物料和回轉(zhuǎn)器件與顆粒之間相互碰撞和摩擦，進(jìn)而達(dá)到粉碎的目的。粉碎之后的物料會隨著上升氣流一直運(yùn)動到葉輪分級位置，在風(fēng)力與離心力的雙重作用之下，粗細(xì)不同的物料被有效分離開來，而不合格物料內(nèi)分級機(jī)器返回粉碎腔再次粉磨，合格的細(xì)粉由旋風(fēng)收集器收集，凈化的氣體由引風(fēng)機(jī)排出。

除塵風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)

風(fēng)機(jī)一直都是除塵設(shè)備中的核心部分，風(fēng)機(jī)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到除塵效果的好壞。在旋風(fēng)除塵器內(nèi)部，葉輪離心式風(fēng)機(jī)主要有葉輪、機(jī)軸、吸氣口、軸承以及底座等各種部件構(gòu)成，葉輪離心式風(fēng)機(jī)在工作狀態(tài)下空氣會沿著內(nèi)軸進(jìn)入，之后在葉輪中徑向流動，最后從出氣口排除。

這種類型的風(fēng)機(jī)在工作過程中，葉輪始終處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，從而讓葉片周圍的空氣也隨之轉(zhuǎn)動而形成離心力，從而能夠讓原本處于葉輪葉片周圍的空氣直接甩到邊緣位置而被壓縮，這一過程可以說是把電動機(jī)機(jī)械功傳輸給葉輪內(nèi)空氣而讓空氣壓力提升的過程。因此，葉輪離心式風(fēng)機(jī)是借助葉輪帶動氣體旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力把能量傳遞給氣體的一種設(shè)備。

目前市面上的離心式風(fēng)機(jī)葉片主要有前彎、后彎以及直片三種類型。使用前彎葉片的風(fēng)機(jī)規(guī)格較小但出風(fēng)量并不弱，但受到大小的限制其運(yùn)行效率并不高，且存在過載運(yùn)行的現(xiàn)象，葉片上積存的灰塵難以被徹底清除，如果灰塵累積較多還會干擾風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行；而使用后彎葉片的風(fēng)機(jī)因?yàn)槿~輪寬大，因此工作效率往往在85%以上，不存在過載運(yùn)行的現(xiàn)象，一般主要應(yīng)用在含塵濃度低或者非凝性煙氣的場合實(shí)施通風(fēng)作業(yè)；使用直葉片的風(fēng)機(jī)呈徑向輻射狀，葉輪中葉片較少且容易清理，這類型的風(fēng)機(jī)一般應(yīng)用于粉塵濃度較高的通風(fēng)作業(yè)中。

除塵器設(shè)計(jì)

旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力將塵粒從氣流中分離，用來分離粒徑大于5～10μm 以上的顆粒物。

工作原理

（1）氣流的運(yùn)動

一般的旋風(fēng)除塵器通常有進(jìn)氣管、筒體、椎體以及排氣管等部件構(gòu)成。其氣流經(jīng)過外壁向下旋轉(zhuǎn)，氣流的運(yùn)動可以分為外渦旋與內(nèi)渦旋兩種。外渦旋即是氣體沿著徑向逐漸運(yùn)動到中心位置，旋轉(zhuǎn)氣流向上沿著軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；內(nèi)渦旋即是氣流運(yùn)動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度。

（2）塵粒的運(yùn)動

切向速度決定氣流質(zhì)點(diǎn)離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸移向外壁；到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗；上渦旋-氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，一部分氣流帶著細(xì)小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后從排出管排出。

搖床設(shè)計(jì)

搖床是一種應(yīng)用廣泛的重選選礦設(shè)備，搖床選礦是利用機(jī)械的搖動和水流的沖洗的作用使礦粒按密度分離。搖床的顯著特點(diǎn)是富礦比高，常用它獲得最終精礦，同時(shí)又可分出最終尾礦，可以有效處理細(xì)粒物料。

搖床分選粒度上限為3mm，下限可到0.4mm，多用來分選1mm 以下的物料。主要由床面、傳動機(jī)構(gòu)（床頭）和調(diào)坡機(jī)構(gòu)等組成。

本設(shè)計(jì)主要選用云錫式搖床是采用凸輪杠桿式傳動機(jī)構(gòu)，床面下設(shè)彈簧裝置，彈簧座固定在地基上。床面的后退運(yùn)動依靠搖動機(jī)構(gòu)，前進(jìn)運(yùn)動依靠彈簧裝置，床面支承采用滑動支撐。床面坡度采用楔形調(diào)坡機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)。

4 結(jié)語

廢舊電線電纜破碎加工之后，全自動機(jī)械分離，可徹底將銅和塑料分離，并且達(dá)到綜合利用目的，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，而且無灰塵無二次污染。加工效率高，銅的回收率高。對于中國這個(gè)不斷發(fā)展中的工業(yè)大國，對銅的需求量日益加大，銅米機(jī)對廢銅的回收利用將更加廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)之中。