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、投資成本及運行費用低等優(yōu)點[6－7]。物料由分選機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)果進行了灰色關(guān)聯(lián)分析，考察了操作參數(shù)對分選指標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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