灰色關(guān)聯(lián)理論在廢棄電路板金屬回收中的應(yīng)用

吳萬昌 趙躍民 石常省

(1.化工部長沙設(shè)計研究院，長沙 410000;2.中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇 徐州 221008;3.華北科技學(xué)院環(huán)境工程系， 北京 101601)

廢棄電路板中含有塑料和金屬等大量可利用的資源，因此廢棄電路板的無害化與資源化處置，既保護(hù)人類賴以生存的自然環(huán)境，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)資源的回收利用[1－3]。目前，國際上推行的最佳回收處理廢棄電路板的方法是物理方法，其優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境污染小、綜合利用率高、附加值大等，是未來處理電子廢棄物的發(fā)展趨勢。

1 離心復(fù)合力場回收廢棄電路板金屬的分選試驗

1.1 試驗用料

試驗用的廢棄電路板在試驗前先經(jīng)預(yù)處理，拆除掉電池電容;另外，將高純度、大粒度的金屬拆除。以上預(yù)處理的電路板經(jīng)過2次破碎或者多次破碎后即可實現(xiàn)金屬和非金屬的有效分離。破碎后的物料經(jīng)過0.5 mm篩分得到的0.5 mm以下廢棄電路板物料即是本試驗所用原料。

1.2 試驗設(shè)備

圖1是Falcon SB40型高效離心分選機(jī)的外形結(jié)構(gòu)圖[4－5]，具有處理量大、操作簡單，自動化程度高、投資成本及運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)[6－7]。物料由分選機(jī)中心給料管給到旋轉(zhuǎn)錐體中，在離心力的作用下沉降和分層。比重小的顆粒在離心力作用下從椎體上部隨溢流排出，而比重大的顆粒沉降到錐壁上，并沿錐體壁向上移動，從上端截口排出。

圖1 Falcon離心分選機(jī)結(jié)構(gòu)示意

1.3 分選試驗條件及結(jié)果

結(jié)合實際情況，著重研究反沖水壓力、轉(zhuǎn)速和入料濃度對－0.5 mm級廢棄電路板物料中金屬富集體回收的影響。試驗條件及結(jié)果如表1所示。

表1 試驗條件及結(jié)果

2 灰色關(guān)聯(lián)理論在離心復(fù)合力場回收廢棄電路板金屬的應(yīng)用

2.1 灰色關(guān)聯(lián)理論簡介

灰色關(guān)聯(lián)理論是中國學(xué)者鄧聚龍教授于1982年創(chuàng)立的，通過研究系統(tǒng)結(jié)果與各影響因素的關(guān)系，從而可以分析出哪些因素是影響結(jié)果的主要因素，把握矛盾的主要方面[8]。目前，灰色關(guān)聯(lián)理論作為一種系統(tǒng)分析方法在試驗研究和生產(chǎn)實踐中得到了廣泛的應(yīng)用[9－10]。

2.2 離心復(fù)合力場回收廢棄電路板金屬灰色關(guān)聯(lián)分析

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度的計算方法，先將試驗結(jié)果及試驗條件數(shù)列化。將回收的金屬品位和金屬回收率分別記為G0()k 和G0＇()k ，k為試驗回次。用M表示母因素矩陣，即

反沖水、轉(zhuǎn)速和濃度分別記為G1()k、G2()k和G3()k 數(shù)列，用S表示子因素矩陣，即

將母因素矩陣和子因素矩陣各行分別進(jìn)行初始化后形成的母因素初始化矩陣A及子因素初始化矩陣B分別為

求Bi與A1的關(guān)聯(lián)度的步驟如下。

第1步:先求出各回次Bi()K 與A1()K 的絕對差，其值見表2。

表2 各回次Bi( K ) 與A1( K ) 的絕對差

第2步:求兩級最小差和最大差，由表2可知兩級最小差:

兩級最大差:

第3步:求B1()k對A1()k的關(guān)聯(lián)系數(shù)

同理可以求出:

第4步:求數(shù)列B1與A1的關(guān)聯(lián)度

同樣可以得到

B2與A1的關(guān)聯(lián)度r2=0.773

B3與A1的關(guān)聯(lián)度r3=0.557

B1與A2的關(guān)聯(lián)度r1=0.830

B2與A2的關(guān)聯(lián)度r2=0.654

B3與A2的關(guān)聯(lián)度r3=0.530

上式中A1、A2分別代表矩陣A的第1行和第2行;B1、B2和B3分別代表矩陣B的第1、2和3行。

按照上述計算值得出矩陣B即影響因素反沖水、轉(zhuǎn)速和濃度與A1即金屬品位的關(guān)聯(lián)度大小次序為:r1＞r2＞r3，其中r1為反沖水與金屬品位的關(guān)聯(lián)度;r2為轉(zhuǎn)速與金屬品位的關(guān)聯(lián)度;r3為濃度與金屬品位的關(guān)聯(lián)度。

根據(jù)此結(jié)果，可以得知反沖水對金屬品位的影響最大，轉(zhuǎn)速次之，而濃度則對金屬品位的影響最小。即矩陣B影響因素反沖水、轉(zhuǎn)速和濃度與A2即金屬回收率的關(guān)聯(lián)度大小次序為:r1＞r2＞r3，其中r1為反沖水與金屬回收率的關(guān)聯(lián)度;r2為轉(zhuǎn)速與金屬回收率的關(guān)聯(lián)度;r3為濃度與金屬回收率的關(guān)聯(lián)度。

根據(jù)此結(jié)果，可以得知反沖水對金屬回收率的影響最大，轉(zhuǎn)速次之，而濃度則對金屬回收率的影響最小。

3 結(jié)論

采用灰色關(guān)聯(lián)理論對離心復(fù)合力場回收廢棄電路板金屬分選試驗結(jié)果進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析，考察了操作參數(shù)對分選指標(biāo)精礦金屬品位和回收率的影響程度，并對影響分選結(jié)果的操作參數(shù)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)度排序。結(jié)果表明:(1)反沖水對回收金屬的品位的影響最大，轉(zhuǎn)速次之，而濃度則對回收金屬品位的影響最小;(2)反沖水對金屬回收率的影響最大，轉(zhuǎn)速次之，而濃度則對金屬回收率的影響也最小。(3)反沖水的壓力對回收金屬的品位和金屬的回收率影響均最大，因此在離心力場回收廢舊電路板金屬的試驗及實踐中，應(yīng)特別注意反沖水的壓力。

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