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废旧电路板破碎过程中污染物的生成释放及转化机理研究

汪锐  
【摘要】:废旧电路板作为电子废弃物中主要的组分之一,具有成分复杂、回收价值高、环境危害大等特点。目前工业上最常见回收废旧电路板的方法为机械物理法,主要包括拆解、破碎、分选三步。破碎是实现金属与非金属解离的关键步骤,此过程中会产生多溴联苯醚、重金属等多种污染物,对工人健康及周边环境会造成一定危害,目前针对该过程污染物生成、释放、迁移、转化及控制的研究较少。为此,本文研究了废旧电路板的机械破碎工艺和污染物释放特性,并研究了废旧电路板内溴化阻燃剂和金属组分在机械力作用下的转化机制。本文在不同工艺下对废旧电路板进行破碎,分析了破碎产物粒度分布和解离效果。当废旧电路板物料粒径小于1.25 mm时,金属与非金属开始大量解离;当粒径小于0.8 mm时,可实现金属与非金属的完全解离。随着时间增加,废旧电路板的解离速率逐渐降低,解离主要集中在前三分钟;破碎机转速由2000 rpm升到2300 rpm时,废旧电路板的解离效果明显提升。电路板颗粒在破碎机内所受机械力大小与颗粒质量成正比。对破碎过程中的不同部位颗粒物的分布特点进行了分析。在除尘之前的可吸入颗粒物中,以较大颗粒为主。在颗粒物中,金属铜的含量随颗粒物粒径减小而减少,而其他金属(镉、铅、锡等)含量随颗粒物粒径减小而增多;多溴联苯醚主要分布在粒径大于9.0μm和小于1.1μm的颗粒物上,且主要以低溴化的多溴联苯醚为主。破碎系统除尘主要靠布袋除尘器;经过两级除尘后排进大气的尾气中的PM_(10)、PM_(2.5)、PM_1浓度分别在600μg/m~3、300μg/m~3、80μg/m~3附近。通过球磨模拟实验,研究了废旧电路板内溴化阻燃剂在机械力作用下的脱溴降解过程。探究了不同助剂在球磨过程中的作用,发现Ca O效果优于其他助剂,提高转速或Ca O的量均能促进脱溴反应。球磨过程中物料粒径减小主要发生在前一小时,之后粒径变化很小。检测了不同球磨时间下物料内多溴联苯醚的含量,提出了一种可能的降解路径。另外,对废旧电路板破碎分选后的金属组分进行球磨实验和表征分析,分析了金属组分在机械力作用下的机械合金化过程。本文系统地研究了废电路板破碎过程中污染物释放、迁移规律及不同组分在机械力作用下的转化机理,为废电路板破碎环节的污染防治提供了理论基础,完善了废电路板回收体系。


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