專利名稱：剝離廢舊線纜中金屬與非金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了剝離廢舊線纜中金屬與非金屬的方法，屬于固體廢物的處理與資源化范疇。
背景技術(shù)：
我國"十一五"期間，電力、鐵路、軌道交通、能源、建筑、通信、船舶、汽車等產(chǎn)業(yè) 依然保持較大的投資規(guī)模，我國電線電纜行業(yè)正處于發(fā)展的快速增長期。隨著我國和世界社 會經(jīng)濟的快速發(fā)展，線纜的生產(chǎn)和消費成為我國緊跟汽車工業(yè)之后的第二大產(chǎn)業(yè)。電線電纜 行業(yè)的快速發(fā)展必然帶來大量廢舊電線電纜的淘汰。線纜的構(gòu)成包括導(dǎo)體(有價值的銅、鋁 等金屬材料)、絕緣體以及包覆保護層。絕緣體和包覆保護層的主要材料是聚氯乙烯(約占70 %)、聚乙烯(約占20%)、氟樹脂、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯等含鹵素的材料。此外，所用 材料中還包括添加了含氯或溴等鹵素阻燃劑的聚烯烴材料。目前銅、鋁、塑料等電線電纜主 要大宗原材料的價格飛漲，另外，銅是國民經(jīng)濟的重要原材料，而我國的銅資源缺乏。以現(xiàn) 有開采速率計世界銅礦資源預(yù)計可開采30年，而我國的同資源可開采7年時間。因此，針對廢 舊電線電纜淘汰所帶來的資源與環(huán)境的雙重矛盾，開展以廢舊電線電纜為主的第七類固廢中 金屬銅、鋁、鐵的資源以及其他非金屬資源的無害化、高效回收再生工作具有重要的社會意 義和經(jīng)濟價值。廢舊電線電纜的回收再生方法大體可以分為三類熱態(tài)方法、化學(xué)方法和物理方法。其 中熱態(tài)方法如焚燒技術(shù)回收電線電纜中金屬不僅容易導(dǎo)致環(huán)境污染，而且容易致使金屬物質(zhì) 氧化，回收金屬表面存在難以清除的殘?zhí)浚档突厥债a(chǎn)品的品位。因此這種方法已經(jīng)被國家 明令禁止。而熱解方法雖然在大氣污染上相比焚燒技術(shù)有了大大的改善，但其金屬質(zhì)量與焚 燒相似，而且屬于高溫處理技術(shù)，對設(shè)備密封以及尾氣處理均有較高要求?；瘜W(xué)方法是通過 溶劑使電線電纜外層塑料、橡膠等物質(zhì)發(fā)生溶解，從而裸露出金屬物質(zhì)，但該方法會產(chǎn)生高 濃度的有機廢液，目前其無害化處理以及安全排放存在較大難度。物理方法具有環(huán)境污染小， 廢舊電線電纜分離程度高等優(yōu)點，是目前國際上發(fā)展迅速和應(yīng)用較多的技術(shù)方法。目前廢舊 電線電纜的物理機械分離和回收技術(shù)相應(yīng)的設(shè)備在國內(nèi)通常稱為銅米機。通過大量的實際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前的銅米機技術(shù)的破碎剝離環(huán)節(jié)主要存在以下一些問題1) 破碎設(shè)備刀具磨損傳統(tǒng)銅米機破碎設(shè)備是采用定刀和動刀方式對通過刀間的線纜進行 破碎。如果線纜中金屬導(dǎo)體直徑大于刀間距時，則刀具和金屬導(dǎo)體間發(fā)生強烈研磨，造 成破碎設(shè)備刀具損害；2) 金屬資源損失在破碎線纜中金屬導(dǎo)體直徑大于動刀與定刀間距時，在刀具與金屬間發(fā) 生強烈研磨時容易產(chǎn)生較多的金屬粉末，造成后續(xù)分選過程中這部分金屬粉末容易遺失， 而且金屬表面存在變形、粗糙、彎曲等問題；3) 破碎效率低下當(dāng)線纜直徑小于刀間距時則該破碎設(shè)備無法對線纜中金屬與外皮進行良 好的相互剝離，因此該類線纜中金屬資源無法回收，所以對于細(xì)線的破碎效率低下；而設(shè)備中帶有篩子，只有當(dāng)破碎后的粒子大小小于篩孔時才會離開破 碎設(shè)備，由于篩子的篩分作用容易導(dǎo)致即使是粒度復(fù)合要求的物料在設(shè)備內(nèi)部也會進行 反復(fù)破碎，作較多的無用功； 4)噪聲污染破碎過程中由于金屬導(dǎo)體粗大致使線纜和破碎設(shè)備間發(fā)生的劇烈碰撞，該過 程容易產(chǎn)生大量的機械噪音，引起嚴(yán)重的噪聲污染，惡化工作環(huán)境；通過上述問題的分析可見，傳統(tǒng)銅米機中破碎設(shè)備最合適的破碎對象是線纜中金屬導(dǎo)體 直徑與刀間距相同的情況。另外，傳統(tǒng)破碎設(shè)備中線纜的狀態(tài)是雜亂無章，線纜中金屬與非 金屬的剝離為隨機破碎方式。所以，在理論上這種破碎設(shè)備特別是在處理亂線(線纜直徑大 小不一)時破碎難度較大，而且破碎效率較低。發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種廢舊線纜中金屬與非金屬相互剝離的方法，具體 技術(shù)如下本發(fā)明的剝離廢舊線纜中金屬與非金屬的方法，是剪切好的線纜顆粒放入帶介質(zhì)的槽式超聲波裝置中，超聲波裝置中水介質(zhì)的溫度范圍為小于IO(TC，超聲波工作頻率為9 40kHz， 聲能密度0. 4 W/cm2 0. 8W/cm2，超聲波處理時間10s 10min。在超聲波裝置中設(shè)置有金屬網(wǎng)筐，剪切好的線纜顆粒放入金屬網(wǎng)筐內(nèi)。 所述的超聲波裝置中水介質(zhì)的溫度范圍50 65°C。 所述的線纜顆粒的金屬導(dǎo)體直徑與線纜粒子的長度之比范圍1: 0.5 5。 所述線纜用人工把廢舊線纜理順，隨后把線纜按照線纜軸向方向與剪切刀具成垂直的角 度放到剪切機上，壓實后按設(shè)定的長度進行剪切。人工理順亂線的目的是盡量使被剪切的所有線纜軸向均朝向一個方向，以在剪切時盡量 與剪切刀具垂直，以利于所有線纜被剪切成合適長度的線纜粒子。本發(fā)明中的剪切設(shè)備采用可以采用手工操作，也可以采用自動化設(shè)備處理。 超聲波剝離線纜粒子中金屬的原理是，由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號，通過換能 器轉(zhuǎn)換成高頻機械振蕩而傳播到介質(zhì)，超聲波在介質(zhì)中疏密相間的向前輻射，使液體流動而 產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡，存在于液體中的微小氣泡(空化核)在聲場的作用下振動，當(dāng)聲 壓達到一定值時，氣泡迅速增長，然后突然閉合，在氣泡閉合時產(chǎn)生沖擊波。在實現(xiàn)廢舊線 纜中金屬與非金屬剝離技術(shù)中超聲波頻率選擇低頻率范圍，通常可以選取9kHz 40kHz。超聲波的聲能密度可以采用一般超聲波設(shè)備使用的聲能密度，也可以依據(jù)實際需要，稍 作適當(dāng)調(diào)整。超聲波介質(zhì)最好選取價格低廉、安全、環(huán)保的溶劑，因此，本發(fā)明中建議使用水作為介 質(zhì)，其使用的最佳溫度55~65°C。溫度也可適當(dāng)調(diào)整，但從能源和剝離效果而言溫度需要小 于100°C。線纜粒子物料可以直接放入槽式超聲波裝置中，也可以放入物料筐再放入槽式超聲波裝 置中。
本發(fā)明通過把傳統(tǒng)銅米機技術(shù)中線纜在破碎設(shè)備內(nèi)隨機破碎方式改為線纜在外界控制下 進行有序、有規(guī)則地剪切式破碎，避免了傳統(tǒng)破碎線纜直徑與刀間距間的矛盾，使本發(fā)明中 刀具與線纜間的磨損大大降低，也降低了線纜中金屬被研磨成粉狀的可能性，減少了金屬資 源的損失，對剪切線纜直徑的適應(yīng)性強，而且本發(fā)明中線纜的剪切長度可以進行良好控制。 如果僅采用上述改進還無法實現(xiàn)線纜段中金屬與其外皮間的剝離。因此，本發(fā)明的另一關(guān)鍵 技術(shù)即為超聲波物理場剝離線纜粒子中金屬的技術(shù)。本發(fā)明兩種技術(shù)的結(jié)合保證線纜中金屬 與非金屬間的充分剝離，而且金屬產(chǎn)品質(zhì)量高，為后續(xù)各類資源的分門別類的充分分選提供 了良好條件，本發(fā)明的廢舊線纜中金屬與非金屬剝離效率可大于85%。
具體實施方式
實施例1.將直徑約0. 5mm線纜(內(nèi)部金屬導(dǎo)體直徑約0. 3mm)20根理順，隨后采用型號為YG-APS-04 的切紙刀剪切為長度為lmm的線纜，取10個直接放入帶水的槽式超聲波裝置中，超聲波頻率 40kHz，聲能密度0. 50W/cm2，水溫為常溫，作用2min后10個線纜中金屬銅完全剝離出來， 而塑料外皮并未破碎。該過程中線纜中金屬與非金屬(塑料)的剝離效率為100%。 實施例2.將線纜直徑約2mm，其中金屬導(dǎo)體直徑約lmm的線纜剪切為長度為lram 5皿的線纜，取 IO個直接放入帶水的槽式超聲波裝置中，超聲波頻率9kHz，聲能密度0. 4W/cm2，水溫為60 °C，作用3min后，線纜中金屬完全剝離出來，而塑料外皮并未破碎。該過程中線纜中金屬與 非金屬(塑料)的剝離效率為100%。 實施例3.將線纜直徑約0. 5mm，其中金屬導(dǎo)體直徑約0. 3mm的線纜剪切為長度為1. 5mm的線纜， 取15個直接放入帶水的槽式超聲波裝置中，超聲波頻率25kHz，聲能密度0. 5W/cm2，功率為 50W，水溫為55'C，作用6min后，15個線纜中金屬完全剝離出來，而塑料外皮并未破碎。該 過程中線纜中金屬與非金屬(塑料)的剝離效率為100%。 實施例4.同實施例1的線纜粒子剪切方法。將線纜直徑約2mm，其中金屬導(dǎo)體直徑約lmm的線纜 剪切為長度為0. 5mm的線纜，取10個直接放入帶水的槽式超聲波裝置中，超聲波頻率20kHz， 聲能密度0.8W/cm2，水溫65X:，作用10s后，線纜中金屬完全剝離出來，而塑料外皮并未破 碎。該過程中線纜中金屬與非金屬(塑料)的剝離效率為100%。 實施例5.將線纜直徑約0. 5mm，其中金屬導(dǎo)體直徑約0. 3mra的線纜剪切為導(dǎo)體直徑與長度比范圍 為1:3 5，質(zhì)量為25g。把線纜粒子放在金屬網(wǎng)筐內(nèi)，然后把網(wǎng)筐放進帶水的槽式超聲波裝 置中，超聲波頻率25kHz，聲能密度0.6W/cm2，水溫為常溫，作用lmin后，線纜中金屬的剝 離效率(=脫出的金屬質(zhì)量/線纜中總金屬質(zhì)量乂100%)為54%， 3min后線纜中金屬脫離效 率為71%， 5min后后線纜中金屬脫離效率為78X， 5min后線纜中金屬脫離效率為88% 。 實施例6.將線纜直徑約0. 5mm，其中金屬導(dǎo)體直徑約0. 3mra的線纜剪切的長度為l瞧，質(zhì)量為20g。 把線纜粒子放在金屬網(wǎng)筐內(nèi)，然后把網(wǎng)筐放入帶水的槽式超聲波裝置中，超聲波頻率25kHz， 聲能密度0. 5W/cm2，功率為50W，水溫為65。C，作用30s后，線纜中金屬的剝離效率為58%， lmin后線纜中金屬脫離效率為67%， 3min后線纜中金屬脫離效率為74%， 10min后線纜中 金屬脫離效率為86%。剝離效率計算方法同實施例5。 實施例7.將線纜直徑約2mrn，其中金屬導(dǎo)體直徑約l醒的線纜剪切為長度范圍2mra 5mra，把質(zhì)量 為10g的線纜粒子放在金屬網(wǎng)筐內(nèi)，然后把網(wǎng)筐放入帶水的槽式超聲波裝置中，超聲波頻率 25kHz，聲能密度0. 5W/cm2，功率為50W，水溫為60°C，作用3min后，線纜中金屬的剝離效 率為67%， 5min后線纜中金屬脫離效率為89%。剝離效率計算方法同實施例5。 實施例8.將直徑范圍約0. 5mm 2mm各種線纜理順，剪切設(shè)備剪切線纜粒子長度范圍lmm 2mm， 把質(zhì)量為15g的線纜粒子放在金屬網(wǎng)筐內(nèi)，然后把網(wǎng)筐放入帶水的槽式超聲波裝置中，超聲 波頻率25kHz，聲能密度0. 5W/cm2，功率為50W，水溫為60°C，作用3min后，線纜中金屬的 剝離效率為57%， 5min后線纜中金屬脫離效率為75%， 10min后線纜中金屬脫離效率為89 %。剝離效率計算方法同實施例5。本發(fā)明公開和提出的一種實現(xiàn)廢舊線纜中金屬(如銅、鋁、鐵等)資源與非金屬外皮間 剝離的新方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改變工藝路線和參數(shù)等環(huán)節(jié)實現(xiàn)。 本發(fā)明的方法已通過較佳實施例子進行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、 精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法進行改動或適當(dāng)變更與組合，來實現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要 指出的是，所有相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包 括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1. 一種剝離廢舊線纜中金屬與非金屬的方法，其特征是剪切好的線纜顆粒放入帶介質(zhì)的槽式超聲波裝置中，超聲波裝置中水介質(zhì)的溫度范圍為小于100℃，超聲波工作頻率為9～40kHz，聲能密度0.4W/cm2～0.8W/cm2，超聲波處理時間10s～10min。
2. 如權(quán)利要求1所述的剝離廢舊線纜中金屬與非金屬的方法，其特征是所述的在超聲波裝 置中設(shè)置有金屬網(wǎng)筐，剪切好的線纜顆粒放入金屬網(wǎng)筐內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求1所述的剝離廢舊線纜中金屬與非金屬的方法，其特征是所述的超聲波裝置 中水介質(zhì)的溫度范圍50 65°C。
4. 如權(quán)利要求1所述的剝離廢舊線纜中金屬與非金屬的方法，其特征是所述的線纜顆粒的 金屬導(dǎo)體直徑與線纜粒子的長度之比范圍l: 0.5 5。
5. 如權(quán)利要求1所述的剝離廢舊線纜中金屬與非金屬的方法，其特征是所述線纜用人工把 廢舊線纜理順，隨后把線纜按照線纜軸向方向與剪切刀具成垂直的角度放到剪切機上， 壓實后按設(shè)定的長度進行剪切。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種剝離廢舊線纜中金屬與非金屬的方法，屬于固體廢物的處理與資源化范疇。本發(fā)明的剝離廢舊線纜中金屬與非金屬的方法，是剪切好的線纜顆粒放入帶介質(zhì)的槽式超聲波裝置中，超聲波裝置中水介質(zhì)的溫度范圍為小于100℃，超聲波工作頻率為9～40kHz，聲能密度0.4W/cm²～0.8W/cm²，超聲波處理時間10s～10min。本發(fā)明減少了金屬資源的損失，保證線纜中金屬與非金屬間的充分剝離，而且金屬產(chǎn)品質(zhì)量高，為后續(xù)各類資源的分門別類的充分分選提供了良好條件，本發(fā)明的廢舊線纜中金屬與非金屬剝離效率可大于85％。
文檔編號H01B15/00GK101399098SQ200810152868
公開日2009年4月1日 申請日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者勇 劉, 張書廷, 赟 郝 申請人:天津大學(xué)