銅和塑料分離設備的設計

滕康朋 彭錦波 孫 李 王 堂

安徽科技學院

銅是工業生產中的一種重要材料，但是世界上的銅資源有限，因此，對于廢銅的回收利用至關重要。銅米機就是現代生產中解決廢銅回收利用的一種重要工具，它是用于對廢舊銅線粉碎將銅和塑料分離的機械。

我國是一個工業大國，在銅的消費上更是位居世界第一，20 世紀90年代以前我國銅冶煉主要是立足于國內市場，廢雜銅的進口量很少甚至沒有進口，但我國是一個銅資源貧乏的國家，2004年，中國銅礦產量達到60 萬t，但銅礦產量與精銅生產需求之間的差距從2003年的123 萬t 擴大到了145 萬t。因此，對于廢銅的回收利用，中國更是需要予以高度重視。

1 引言

我國是一個工業大國，在銅的消費上更是位居世界第一，20 世紀90年代以前我國銅冶煉主要是立足于國內市場，廢雜銅的進口量很少甚至沒有進口，但我國是一個銅資源貧乏的國家，2004年，中國銅礦產量達到60 萬t，但銅礦產量與精銅生產需求之間的差距從2003年的123萬t 擴大到了145 萬t。因此，對于廢銅的回收利用，中國更是需要予以高度重視。

從全世界看，持續不斷的開采活動讓銅礦資源越來越少，根據美國國家礦物局于1993年提出的關于全球礦產品的報道，世界范圍內的有色金屬儲存量根據目前的需求量計算，銅礦資源僅僅只有45年的使用期限。這樣一來，我們必須要做好廢銅的回收再利用工作，特別是像我國這樣銅礦資源非常匱乏的國家。世界上最早回收利用廢舊銅是從上個世紀80年代美國等一些發達國家開始的，而我國是從上個世紀九十年代開始注重銅的回收利用，對于發展至今的廢銅的回收利用，主要的方法有四種：①機械分離法，②低溫冷凍法，③化學剝離法，④熱分解法。

但是最普遍使用的還是機械分離法，而現在本文所介紹的銅米機就是機械分離法的一種，銅米機分離的是低于0.8mm 的電線及電纜中的銅，對于大于0.8mm 的電線及電纜，通常使用剝線機直接剝離銅線，進行回收利用。

2 銅和塑料分離設備的總體設計

工作原理

0.3mm～0.8mm 的電線電纜（回收銅為主）可以用銅米機切粒破碎，再經風力氣流分選。

密度大的銅粉和顆粒大的塑料顆粒在風力的作用下與細顆粒的塑料分開，細顆粒塑料由布袋收集，布袋為密封狀態；銅粉和直徑大的顆粒物在通過氣流管道，進入振動篩。振動篩采用重力分離的方法，進一步的分離銅粉和直徑大的塑料顆粒物。該部分的電線電纜約占以回收銅為主的電線電纜總量的8%。

0.3mm 以下的電線及電纜（回收銅為主）約為5%進入銅米機打碎后再經搖床水選分離出銅米和塑料細粒，搖床廢水經三級沉淀池后循環回用，沉渣一般為泥砂以及少量塑料粉等。

組成

銅米機主要組成：粉碎主機、3Kw 除塵風機、1.5Kw除塵風機、旋風下料器、除塵器、搖床、上料風機、配電柜。

3 銅和塑料分離關鍵部件的設計

粉碎主機設計

粉碎主機的工作原理：物料經粗破后，由進料裝置送至主機粉碎腔，在高速回轉裝置產生的高壓高頻脈動旋氣流能場的影響下，顆粒通常會進行螺旋運動，進而產生出一些旋流，物料和回轉器件與顆粒之間相互碰撞和摩擦，進而達到粉碎的目的。粉碎之后的物料會隨著上升氣流一直運動到葉輪分級位置，在風力與離心力的雙重作用之下，粗細不同的物料被有效分離開來，而不合格物料內分級機器返回粉碎腔再次粉磨，合格的細粉由旋風收集器收集，凈化的氣體由引風機排出。

除塵風機設計

風機一直都是除塵設備中的核心部分，風機性能的優劣直接關系到除塵效果的好壞。在旋風除塵器內部，葉輪離心式風機主要有葉輪、機軸、吸氣口、軸承以及底座等各種部件構成，葉輪離心式風機在工作狀態下空氣會沿著內軸進入，之后在葉輪中徑向流動，最后從出氣口排除。

這種類型的風機在工作過程中，葉輪始終處于高速旋轉狀態下，從而讓葉片周圍的空氣也隨之轉動而形成離心力，從而能夠讓原本處于葉輪葉片周圍的空氣直接甩到邊緣位置而被壓縮，這一過程可以說是把電動機機械功傳輸給葉輪內空氣而讓空氣壓力提升的過程。因此，葉輪離心式風機是借助葉輪帶動氣體旋轉時產生離心力把能量傳遞給氣體的一種設備。

目前市面上的離心式風機葉片主要有前彎、后彎以及直片三種類型。使用前彎葉片的風機規格較小但出風量并不弱，但受到大小的限制其運行效率并不高，且存在過載運行的現象，葉片上積存的灰塵難以被徹底清除，如果灰塵累積較多還會干擾風機正常運行；而使用后彎葉片的風機因為葉輪寬大，因此工作效率往往在85%以上，不存在過載運行的現象，一般主要應用在含塵濃度低或者非凝性煙氣的場合實施通風作業；使用直葉片的風機呈徑向輻射狀，葉輪中葉片較少且容易清理，這類型的風機一般應用于粉塵濃度較高的通風作業中。

除塵器設計

旋風除塵器是利用旋轉氣流產生的離心力將塵粒從氣流中分離，用來分離粒徑大于5～10μm 以上的顆粒物。

工作原理

（1）氣流的運動

一般的旋風除塵器通常有進氣管、筒體、椎體以及排氣管等部件構成。其氣流經過外壁向下旋轉，氣流的運動可以分為外渦旋與內渦旋兩種。外渦旋即是氣體沿著徑向逐漸運動到中心位置，旋轉氣流向上沿著軸心進行旋轉；內渦旋即是氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度。

（2）塵粒的運動

切向速度決定氣流質點離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸移向外壁；到達外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗；上渦旋-氣流從除塵器頂部向下高速旋轉時，一部分氣流帶著細小的塵粒沿筒壁旋轉向上，到達頂部后，再沿排出管外壁旋轉向下，最后從排出管排出。

搖床設計

搖床是一種應用廣泛的重選選礦設備，搖床選礦是利用機械的搖動和水流的沖洗的作用使礦粒按密度分離。搖床的顯著特點是富礦比高，常用它獲得最終精礦，同時又可分出最終尾礦，可以有效處理細粒物料。

搖床分選粒度上限為3mm，下限可到0.4mm，多用來分選1mm 以下的物料。主要由床面、傳動機構（床頭）和調坡機構等組成。

本設計主要選用云錫式搖床是采用凸輪杠桿式傳動機構，床面下設彈簧裝置，彈簧座固定在地基上。床面的后退運動依靠搖動機構，前進運動依靠彈簧裝置，床面支承采用滑動支撐。床面坡度采用楔形調坡機構調節。

4 結語

廢舊電線電纜破碎加工之后，全自動機械分離，可徹底將銅和塑料分離，并且達到綜合利用目的，具有較高的經濟效益，而且無灰塵無二次污染。加工效率高，銅的回收率高。對于中國這個不斷發展中的工業大國，對銅的需求量日益加大，銅米機對廢銅的回收利用將更加廣泛的應用于生產之中。