电路板塑料颗粒流化床资源化技术研究

论文摘要

随着电子工业和信息高科技产业迅猛发展,电子电器设备的更新换代周期不断缩短,废旧电子产品的数量与日俱增。印刷线路板是各类电子产品的重要组成部分,组分复杂,含有塑料、难熔氧化物和金属等,具有数量多、危害大、潜在价值高等特点。因此印刷线路板的无害化和资源化处理成为化学工程和环境工程研究的重要方向。在内径56 mm、高1600 mm的冷态流化床实验装置上研究了不同粒径电路板塑料颗粒的流化特性,获得了粒径和颗粒类型对塑料颗粒流化特性的影响规律。实验结果表明,电路板塑料颗粒为A类颗粒时,粘性力大,流化性能较差,具有拟C类颗粒的流化特性;电路板塑料颗粒为B类颗粒时,随着粒径的增大,最小流化速度也增大。B类颗粒用Ergun公式得到的结果比其他公式更接近实验结果,分别为实验结果的94.5%, 114%和91.8%,A颗粒3种公式的计算结果与实验结果相差很大,根据流化床中粘性颗粒的受力分析,提出了力平衡模型。同时发现对于电路板B类颗粒,不同含量的电路板和石英砂双组分混合物在相同的气速下,随着电路板含量的增加,电路板的混合指数变小。相同含量的电路板和石英砂双组分混合物随着气速的增大,电路板的混合指数变大。采用积分法对电路板中塑料颗粒的热解动力学行为进行了研究。废弃印刷线路板的热重分析以DTG曲线上的两个热解峰值为界,热裂解第二阶段的活化能比第一阶段大很多,需要更多的热量才可以进行。从红外谱图上可以发现:热解温度为316.1℃和349℃下芳香族物是挥发物的主要成分;三个温度下热解挥发物质中都含有C-O,并且都含有C-Cl;这个结论是合乎逻辑的,因为环氧树脂由双酚A和环氧氯丙烷耦联的结构中包含有芳香族化合物。在流化床反应器中热解电路板塑料颗粒,采用元素分析和傅里叶变换红外光谱等方法分析所收集的高沸点液体和固体的性质。结果表明,当温度和气速分别升高时,液体产品的收率也随之升高。热解油主要成分是芳烃,含有羟基、C=C、S=O和苯的取代官能团,热解固体产物主要成分是碳和玻璃纤维。对于电路板颗粒床层底部比床层顶部的压力波动幅度和方差大。随着气速的增大,电路板塑料颗粒和SiO2颗粒床层顶部和底部的压力波动幅度减小,方差也随之减小。CaCO3颗粒间的粘性力较大,不能流化,方差出现较大的波动。气速越大,形成的沟流越稳定,方差减小。在流化床时压力波动幅度增大,气泡的行为起了重要作用压力,波动信号的频率表现为低频率。在沟流时压力波动的幅值很小,使得压力波动信号的主频位于高频区域。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 概述
• 1.2 电子废弃物的特点
• 1.2.1 环境污染性
• 1.2.2 可回收利用的资源性
• 1.3 国内外立法
• 1.3.1 国外立法
• 1.3.2 国内立法
• 1.4 电子废弃物处理技术
• 1.4.1 火法处理
• 1.4.2 湿法处理
• 1.4.3 机械回收
• 1.4.3.1 拆解
• 1.4.3.2 破碎
• 1.4.3.3 分选
• 1.4.4 热裂解
• 1.5 对已有研究的评价和前景展望
• 第二章 废弃电路板塑料颗粒及其性质
• 2.1 电路板的分类
• 2.2 电路板结构
• 2.2.1 粘结剂
• 2.2.2 铜箔
• 2.2.3 增强材料
• 2.3 电路板的粒径
• 第三章 冷态实验
• 3.1 概述
• 3.2 实验装置和实验方法
• 3.3 实验结果及分析
• 3.3.1 不同粒径颗粒的塌落
• 3.3.2 不同粒径颗粒的流化实验
• 3.3.3 最小流化速度的计算
• 3.4 不同粒径电路板和石英砂流化实验结果及分析
• 3.4.1 电路板和石英砂单独流化曲线
• 3.4.2 石英砂与电路板混合分离特性研究
• 3.5 结论
• 第四章 压力波动
• 4.1 概述
• 4.2 实验装置及实验流程
• 4.3 采样频率的选定
• 4.4 信号时间序列长度的确定
• 4.5 不同实验原料的压降-流速实验描述
• 4.6 统计分析
• 4.7 功率谱
• 4.8 小波分析
• 4.9 多分辨分析
• 4.10 方差分析
• 4.11 功率谱分析
• 4.12 多尺度分析
• 4.13 小结
• 第五章 电路板塑料热解反应的动力学研究
• 5.1 电路板热解动力学模型的建立
• 5.2 热重实验
• 5.3 电路板的动力学研究
• 5.4 热重红外分析
• 5.5 小结
• 第六章 电路板塑料颗粒的流化床热解研究
• 6.1 实验装置
• 6.1.1 流化床热解实验装置的设计思想
• 6.1.2 热解实验装置
• 6.1.2.1 供气系统
• 6.1.2.2 进料系统
• 6.1.2.3 热解系统
• 6.1.2.4 温度和压力测量控制系统
• 6.2 实验方法
• 6.3 试验结果与分析
• 6.3.1 温度和气速对液体产品分布的影响
• 6.3.2 热解油的元素分析
• 6.3.3 液体产品的红外分析
• 6.3.4 热解固体产物分析
• 6.4 结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢