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废弃电子元器件回收处理系统研究

时间:2020/01/14    点击量:

  中图分类号:中图分类号:X705 论 文 编 号 :10006SY0701434 论 文 编 号 : 硕 士 学 位 论 文 销毁电子元器件接收 销毁电子元器件接收 管束体例讨论 管束体例讨论 作 者 姓 名 赵 玉 振 学 科 专 业 材 料 科 学 与 工 程 指 导 教 师 黄 正 ,吴 国 清 培 养 学 院 材 料 科 学 与 工 程 学 院 Research on the Resource Recovery System of Discarded Electronic Components A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate::Zhao Yuzhen Supervisor::Prof. Huang Zheng Associate Prof. Wu Guoqing School of Materials Science Engineering Beihang University, Beijing, China 中图分类号:中图分类号:X705 论 文 编 号 :论 文 编 号 :10006SY0701434 硕 士 学 位 论 文 销毁电子元器件接收管束体例讨论 作家姓名 赵玉振 申请学位级别 工学硕士 向导教授姓名 黄正 职 称 教师 学科专业 原料科学与工程 讨论偏向 原料轮回诈骗 研习时分自 年 月 日 起至 年 月 日止 论文提交日期 年 月 日 论文答辩日期 年 月 日 学位授予单元 北京航空航天大学 学位授予日期 年 月 日 合于学位论文的独创性声明 自己审慎声明:所呈交的论文是自己正在向导教授向导下独立举办讨论作事所赢得的劳绩,论文中相合材料和数据是踏踏实实的。尽我所知,除文中依然加以标注和称谢表,本论文不包蕴其他人依然宣告或撰写的讨论劳绩,也不包蕴自己或他人工取得北京航空航天大学或其它教授机构的学位或学历证书而应用过的原料。与我一同作事的同道对讨论所做的任何功勋均已正在论文中作出了昭着的评释。 若有不实之处,自己答允继承合联执法仔肩。 学位论文作家签字: 日期: 年 月 日 学位论文应用授权书 自己完整订定北京航空航天大学有权应用本学位论文 (包罗但不限于其印刷版和电子版) ,应用方法包罗但不限于:保存学位论文,按规则向国度相合部分(机构)送交学位论文, 以学术互换为宗旨赠送和交流学位论文, 准许学位论文被查阅、 借阅和复印,将学位论文的全盘或个别实质编入相合数据库举办检索,采用影印、缩印或其他复造本事保留学位论文。 保密学位论文正在解密后的应用授权同上。 学位论文作家签字: 日期: 年 月 日 向导教授签字: 日期: 年 月 日 北京航空航天大学硕士学位论文 i 摘摘 要要 销毁电子元器件的绿色全资源化接收及再诈骗对付推行可一连开展战术及境遇珍爱拥有紧要旨趣。 本文以环保条目下的全资源化接收和原料轮回诈骗为主意通过销毁电子元器件的原料级分类、 归纳接收工艺和接收工艺评判体例的讨论竖立了销毁电子元器件的接收管束体例。 正在销毁电子元器件的原料级分类讨论方面,从原料的构成、含量、存正在地势和连结方法四个角度对电子元器件举办分类,切磋了电子元器件接收工艺团结的可行性。结果阐明,销毁电子元器件原料品种繁多,通过原料级分类获得的富全体更有利于后续的原料再诈骗。电子元器件界面紧要分为死板连结界面和冶金连结界面两种,死板连结界面通过膺惩或剪切碎裂可告竣分手,冶金连结界面通过球磨可告竣分手。 正在销毁电子元器件的归纳接收工艺讨论方面,通过搜求榜样电阻器、电容器和集成电道的接收工艺,连结目前工业中较为成熟的毁坏分手等筑筑,并对各接收工艺及举办整合,变成了销毁电子元器件的归纳接收管束工艺。该工艺通过采用原料级分类碎裂筛选和分手接收再诈骗等工序可能告竣销毁电子元器件的绿色全资源化接收, 无二次污染。 正在销毁电子元器件的接收工艺评判体例讨论方面, 本文设立了包罗经济和境遇两方面的接收工艺评判目标,采用含混主意剖析法可求得各级目标对顶级目标的权重因子,采用理思点亲密度对照法对实在电子元器件的可遴选接收工艺举办了优化, 并正在以上作事的根柢上竖立了销毁电子元器件的接收管束体例, 告竣了销毁电子元器件的绿色全资源化接收。 环节词:销毁物,电子元器件,五分时时彩极速开户原料级分类,接收工艺,评判体例 Abstract ii Abstract Green resource recycling of discarded electronic components has great means to sustainable development strategy and environmental protection. A environmental friendly recycling system has been developed for resource recovering and materials recycling, including material classification, integrated recovery technology and evaluation system. On the research of the material classification on discarded electronic components, the material classification was achieved from material type, content, existing form and binding mode. The probability of co-treatment recycling was discussed based on material classification. The results show that,the species of electronic components materials are so massive that they could be recovered as metal concentrates and non-metal concentrates through material classifications. The interface of electronic components is mainly divided into two types: mechanical bonding and metallurgical bonding. The materials which have mechanical bonding interface could be separated by shearing crushing or impact crushing, and the separation of the materials with metallurgical bonding interface should add a process of ball milling. On the research of integrated recovery technology for waste electronic components, the processes of typical waste resistor, capacitor and integrated circuit were obtained based on material classification. The comprehensive recovery technology for discarded electronic components was obtained by the way of integrating these processes using the mature industrial grinding equipments and separation equipments. The results show that, the discarded electronic components could be recovered resourcefully by material classification crushing screening and separation recovery and reuse process, which has a good utilization ratio and no secondary pollution. In the aspect of evaluation system, the evaluating index was framed involving the factors on economics and environment. Fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) was adopted to calculate the weight factor of evaluating index based on the material classification. The decision matrix could be acquired through the weight factor of evaluating index of the electronic component and the equipment involved in the physical recycling method. Ideal 北京航空航天大学硕士学位论文 iii point relative approaching (IPRA) was used to getting the best recovery process by evaluate the recycling processes which are derived from the integrated recovery technology. Basing on above work, an environmental friendly recycling system of discarded electronic components was developed, with which discarded electronic components could be green recovered resourcefully. Keywords: waste, electronic component, material classification, recycling, evaluation system 北京航空航天大学硕士学位论文 i 目 录 目 录 摘 要 ............................................................................................................................................................ i Abstract ......................................................................................................................................................... ii 第一章 绪论 ............................................................................................................................................... 1 1.1 立项凭借及旨趣 ......................................................................................................................... 1 1.2 电子元器件的开展与分类 ...................................................................................................... 2 1.3 电子元器件中的原料 ............................................................................................................... 3 1.3.1 绝缘原料 ............................................................................................................................... 3 1.3.2 导电原料 ............................................................................................................................... 3 1.3.3 磁性原料 ............................................................................................................................... 4 1.4 销毁电子元器件接收管束工夫讨论近况 ........................................................................... 6 1.4.1 火法冶金工夫 ....................................................................................................................... 6 1.4.2 湿法冶金工夫 ....................................................................................................................... 7 1.4.3 物理法接收管束工夫 ........................................................................................................... 8 1.5 销毁物接收工艺优化评判决定格式 ................................................................................... 11 1.6 课题讨论主意及实质 ............................................................................................................. 14 1.6.1 讨论主意 ............................................................................................................................. 14 1.6.2 讨论实质 ............................................................................................................................. 14 第二章 电子元器件的原料级分类及界面讨论 .............................................................................. 15 2.1 短序 ............................................................................................................................................. 15 2.2 试验原料合格式 ....................................................................................................................... 16 2.3 电子元器件的原料级分类讨论 ........................................................................................... 17 2.4 电子元器件的界面讨论 ......................................................................................................... 20 2.5 幼结 ............................................................................................................................................. 23 第三章 销毁电子元器件归纳接收管束工艺讨论 ......................................................................... 25 3.1 短序 ............................................................................................................................................. 25 3.2 榜样电子元器件接收工艺初探 ........................................................................................... 25 3.2.1 榜样电阻器接收工艺讨论 ................................................................................................. 26 3.2.2 榜样电容器接收工艺讨论 ................................................................................................. 27 3.2.3 榜样集成电道接收工艺讨论 ............................................................................................. 29 3.3 销毁电子元器件归纳接收管束工艺讨论 ......................................................................... 30 3.4 幼结 ............................................................................................................................................. 32 第四章 销毁电子元器件接收工艺评判体例讨论 ......................................................................... 34 目目 录 ii 4.1 短序 ............................................................................................................................................. 34 4.2 销毁电子元器件接收工艺评判目标的设定 ..................................................................... 34 4.3 决定剖析正在销毁电子元器件接收工艺优化中的运用 .................................................. 36 4.4 销毁电子元器件接收工艺评判体例的运用实例 ........................................................... 39 4.4.1 销毁线绕电阻器接收工艺的优化 ..................................................................................... 39 4.4.2 销毁双极集成电道接收工艺的优化 ................................................................................. 43 4.5 销毁电子元器件接收管束体例的竖立 .............................................................................. 47 4.6 幼结 ............................................................................................................................................. 48 结 论 ......................................................................................................................................................... 50 参考文件 .................................................................................................................................................... 52 附录 1 .......................................................................................................................................................... 57 附录 2 .......................................................................................................................................................... 62 攻读硕士时代赢得的劳绩 .................................................................................................................... 64 致 谢 ......................................................................................................................................................... 65 北京航空航天大学硕士学位论文 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 立项凭借及旨趣立项凭借及旨趣 跟着我国可一连开展战术的推行,对境遇珍爱提出了更高的恳求。电子垃圾的接收与诈骗成为国度面对的棘手题目。告竣对其有用地归纳接收诈骗,切合国度竖立资源永续型社会和告竣经济的可一连开展的总体主意,并被定位为 21 世纪的向阳财富。“销毁电子元器件”并不是“废料”, 而是有待开拓的“第二资源” [1]。 销毁电子元器件行为电子销毁物的紧要构成个别含有诸如铜、铁、铅、铝、贵金属、陶瓷、塑料等物质[2],从中接收百般金属可比矿物质中提炼金属俭仆能源几倍乃至几十倍[3],然而倘使处分不妥,不只会对人类赖以糊口的生态境遇变成败坏,同时还会变成资源的糟塌。所以倘使可能找到一条经济环保的管束工夫告竣对销毁电子元器件的接收及再诈骗, 可能补充资源的不够,同时俭仆能源,革新境遇。 目前, 对销毁电子元器件的管束紧要是采用化学管束格式如湿法冶金或火法冶金提取所含贵金属,物理管束格式还仅仅是行为辅帮本事和化学管束格式一块应用[4-6]。而跟着科技的开展电子元器件中所含的贵金属含量正在继续裁减, 古代的接收工夫依然很难有更高的经济效益伸长空间, 同时火法冶金和湿法冶金对境遇变成二次污染也成为两者开展弗成避免所要面对的题目[7]。国表里依然对物理管束格式接收销毁线道板基板睁开了大批的讨论,并赢得了肯定的劳绩,采用毁坏分手告竣了铜和树脂基体的分手,铜的接收率正在 96%以上,同时无二次污染,境遇友谊性强[8-10]。而销毁电子元器件倘使采用古代的物理法存正在以下题目: 据材料显示, 仅电子元器件所用金属原料就多达二十多种,况且各原料正在分别的电子元器件中所占比例分别, 一同管束很难确定各原料的最终含量比例,对后续的原料轮回诈骗带来了难题[11]。 针对付此,本文竖立了销毁电子元器件的绿色接收管束体例,包罗原料级分类、归纳接收工艺和接收工艺评判体例三个枢纽。正在物理法管束之前先对其举办原料级分类,确定原料接收的优先级及百般电子元器件团结管束的可行性,同时夸大富全体的观念,即接收不等于提纯。以原料级分类为根柢连结目前工业中较为成熟的毁坏分手等筑筑,获得榜样电子元器件的接收工艺, 对榜样电子元器件的接收工艺举办整合获得销毁电子元器件归纳接收工艺。采用评判体例对实在销毁电子元器件的可遴选接收工艺举办优化,告竣了销毁电子元器件的绿色全资源化接收。 第一章第一章 绪论 2 1.2 电子元器件的开展与分类元器件的开展与分类 自 1906 年李德福雷斯创造真空三极管以还, 电子元器件行业获得了飞速的开展[12]。1947 年,点接触型锗晶体管出生,它以幼巧、轻松、省电、寿命长等特征,很速地被各国运用起来,正在很大边界内庖代了电子管。1950 年,拥有适用代价的最早的锗合金型晶体管出生。1954 年,结型硅晶体管出生。往后,人们提出了场效应晶体管的构想。跟着完好陷结晶和缺陷掌管等原料工夫、晶体表延滋长工夫和扩散掺杂工夫、耐压氧化膜的造备工夫、侵蚀和光刻工夫的展示和开展,百般职能杰出的电子器件接踵展示,电子元器件慢慢从真空管时期进入晶体管时期和大范畴、超大范畴集成电道时期,慢慢变成行为高科技财富代表的半导体工业。按功效把电子元器件可分为电阻器、电容器、电感元件、电接触件、半导体晶体管(包罗二极管、三极管场效应晶体管和晶匣管)和集成电道等[13]。 表表 1 电子元器件功效分类电子元器件功效分类[13] 电子元器件 功效 电阻器 诈骗电阻对电能的接收影响可正在电道平分配电能,平稳和调理电道中的电流和电压 电容器 电容器是一种积蓄电能元件,拥有充放电特点和隔直流、通互换的才力。 电感器 电感器的紧要影响是对互换信号举办隔断、 滤波或与电容器、 电阻器等构成谐振电道。晶体管 可能用于检波、整流、放大、开合、稳压、信号调造等 电接触件 断开、接通或转换电道,以掌管电器安装的作事或终止 集成电道 正在某种芯片上筑造包罗电阻、电容、三极管、二极管等元器件以告竣某种电道功效 跟着电子工夫和工艺程度的继续抬高, 大批新的元器件继续展示势必会镌汰以前旧工艺下的电子元器件,从而发作大批的销毁电子元器件。由上述可能看到,电子元器件品种繁多,而且筑造工艺不尽沟通,倘使针对每种电子元器件协议相应的接收工艺,会使投资壮大。而销毁电子元器件接收拥有逆向物流的榜样特点不确定性,即无法昭着正在肯定周期内会有哪些、多少销毁电子元器件进入接收流程中[14]。倘使每种电子元器件协议相应的接收工艺势必会变成大批的人力、 物力闲置, 无法告竣资源的最优化筑设。所以必要对品种繁多的电子元器件举办分类,寻觅其团结接收的可行性,对百般接收工艺举办整协力争获得一条归纳的接收管束道道告竣社会、资源代价的最大化。 北京航空航天大学硕士学位论文 3 1.3 电子元器件中的原料电子元器件中的原料 原料是物质的根柢,电子元器件所含原料品种繁多而且原料的含量纷歧。大凡电子元器件的原料应遵循其功效和用处举办分类。用于电子元器件上的原料可分为绝缘原料、导电原料和磁性原料三种[15]。 1.3.1 绝缘原料绝缘原料 电子元器件用绝缘原料按其化学本质分别,可分为无时机原料和有机绝缘原料。绝缘原料的根基职能: (a)电介质的漏导电流与绝缘电阻。绝缘原料并非绝对不导电。当对绝缘原料施加肯定的直流电压后,绝缘原料中转头及其弱幼的漏导电流。相应的。绝缘原料存正在绝缘电阻。绝缘电阻的数值都很大,用欧姆表无法丈量,要用兆欧表丈量。(b)电介质的谋划与相对介电常数。正在表电场的影响下,绝缘原料华夏先错乱布列的电荷沿电场取向。称为电介质极化。极化的结果正在电介质的表观变成了符号相反的感触电荷。 以某种物质为介质的电容器以真空做介质的同样尺寸的电容之比值称为改物质的相对介电常数。 (c)电介质的损耗 早交变电场影响下,电介质的个别电能将转化成热能,称为电介质损耗。 (d)电介质的击穿。处于电场中的任何电介质,当其电场强度领先某一阈值时,通过介质的电流强烈伸长,以致介质被败坏获理会,耗损绝缘才力,这种形势称为电介质击穿。 (e)电介质的老化。绝缘原料正在应用流程中,因为百般要素的恒久影响会爆发一系列弗成逆转的化学、物理变更,原料的电器和死板职能随时分的减少而变坏,这种弗成逆的流程称为电介质的老化。 (f)除了上述电职能表,选用绝缘原料时号需留意其物理职能(吸湿性、耐热、耐寒、导热性、膨胀系数) 、化学职能(平稳性、耐侵蚀性、酸值) 、死板职能(抗拉强度)等。 遵照绝缘原料的化学本质分别,可分为无机绝缘原料和有机绝缘原料。常见的无机绝缘原料有玻璃、陶瓷、云母及其成品、石棉及其成品,常见的有机绝缘原料有树脂、塑料、绝缘胶粘剂、橡胶、绝缘漆、绝缘纸和纸板、层压板、绝缘油。 1.3.2 导电原料导电原料 导电原料紧要是金属原料。用作导电原料的金属除应拥有高导电性表,还应拥有足够的死板强度,不易氧化,不易侵蚀,容易加工和焊接。正在选用时必要研讨其资源景况和经济性。导电原料按用处大凡分为高导电原料、高电阻原料、焊接原料、导线原料四类,所用原料见表 2。 第一章第一章 绪论 4 表表 2 导电原料按用处分类导电原料按用处分类[15] 用处 原料品种 高导电原料 铜及铜合金、铝及铝合金、金及其合金、银及其合金、铂族金属及其合金等 高电阻原料 锰铜、康铜、镍铬合金、铁铬铝合金等 焊接原料 焊料为铅锡合金,帮焊剂为松香,阻焊剂为一种耐高温涂料 导线原料 裸导线(铜线、镀锡铜线、镀锡铜包钢线、杜美丝等) 、电磁线、绝缘电线电缆电子元器件用导线紧要为镀锡铜线和镀锡铜包钢线。 镀锡铜线是以电工圆铜线为芯线,用电镀法正在其表观涂覆一层锡或锡基合金而造得的。铜锡之间亲和性好,当铜表观涂覆锡层后,因为铜是面心立方晶格,锡是体心立方晶格,铜的密度比锡的大,铜的熔点 1083℃比锡的熔点 231.5℃高,所以紧要是铜向锡中扩散,且跟着时分的推移慢慢过渡层增厚,涂覆的镀层慢慢减薄乃至消逝,镀锡铜线的可焊性也随之低落。镀锡铜包钢线是以低碳钢为芯材,经镀铜或包铜拉造,然后再电镀锡或锡基合金而造得的。镀锡铜包钢线拥有钢的强度和韧性,刚性好,线膨胀系数幼,抗弯职能好,因表层镀铜或包铜,拥有较好的导电率,镀锡加强了原料的可焊性。 1.3.3 磁性原料磁性原料 磁性原料紧要分为软磁原料和硬磁原料。软磁原料紧要有硅钢片、铁镍合金和软磁铁氧体等,常用的硬磁原料有硬磁铝镍钴、硬磁铁氧体和硬磁稀土钴等。大凡磁性原料所用的元件有磁棒、磁心、磁帽、磁杯等。 电子元器件用原料品种良多,据统计,某个体电脑用线道板中所含金属品种就多达24 种之多,如表 3 所示[9]。况且由表 4 可能看出从电子元器件中提取某种金属所耗费的资源能源均远远幼于从矿石中提炼该金属[16]。 由表 5 可能看出从电子元器件中提取某种金属所耗费的资源能源均远远幼于从矿石中提炼该金属[17]。 表表 3 个体电脑用线道板的构成元素剖析(重量百分比)个体电脑用线道板的构成元素剖析(重量百分比)[9] 因素 Ag Al As Au Ba Be Cd Cr 含量 3.3% 6.6% 0.01% 0.008%0.10% 0.00011%0.015% 0.05% 因素 Cu Fe Ga Mn Mo Ni Zn Sb 含量 26.8% 5.3% 0.035% 0.47% 0.003% 1.47% 1.5% 0.06% 因素 Se Sn Te Ti Hg Sr Zr Li 含量 41g/t 1.0% 0.0001%3.4% 0.0001%0.001% 0.003% 0.005% 北京航空航天大学硕士学位论文 5 表表 4 某些金属矿床工业品位与销毁电子电器产物中金属含量比照表某些金属矿床工业品位与销毁电子电器产物中金属含量比照表[16] 矿产物种 工业品为指数的矿产条目大凡工业品为指数 电子销毁物中含量 Cu 坑采硫化矿 0.4-0.5% 10% 露采硫化矿 0.4% 难选硫化矿 0.7% Au 脉金矿 4-5.5g/t 280g/t 砂金矿 0.2-0.3g/t Zn 硫化矿 1.0-2.0% 2.2% 夹杂矿 2.0-3.0% 氧化矿 3.0-4.0% Pb 硫化矿 0.7-1.0% 6.3% 夹杂矿 1.0-1.5% 氧化矿 1.5-2.0% Ni 硫化矿 0.5%(含3.0%可直接冶炼)45.5% 氧化矿 1.0% 表表 5 轮回物料与成立原原料比拟减省能源的比率轮回物料与成立原原料比拟减省能源的比率[17] 物质名称 俭仆能量/%物质名称俭仆能量/% 铝 95 锌 60 铜 85 纸 64 钢铁 74 塑料 80 铅 65 正在看到回功效益的同时咱们还必要理解到电子元器件中同样含有诸如铅、镉、汞等极少倘使处分不妥会对境遇变成壮大侵犯的物质,如表 6 所示[18]。倘使大意堆放或者填埋,所含的重金属便会渗透地下水,变成潜正在的迫害;而倘使燃烧有机物就会开释出大批的无益气体(包罗二噁英),同样对天然境遇和人体变成迫害。 第一章第一章 绪论 6 表表 6 潜正在无益物质对人体的迫害潜正在无益物质对人体的迫害[18] 物质 迫害 铅 毁伤神经、泌尿、生殖体例和发育、血汗管、免疫、骨骼等种种器官,影响婴幼儿的滋长和智力发育,并影响人的认知功效、神经行径和研习印象等脑功效 毁伤肾幼管功效,惹起肾幼管肾炎、间质性肾炎,肾中积储,挫折维生素 D 正在肾内的火花,导致钙、磷接收裁减,骨质松散、软化,含镉烟尘毁伤肺功效,肺气肿、慢性窒塞性肺病、肺纤维化 慢性汞中毒会使头晕、乏力、失眠、多梦、忘记、心烦、容易推动、两腿酸重、食欲减退、体重低落等神衰症状,并伴有植物神经功效错乱(如多汗、心悸等);进而可展示心灵非常、性格爆发变化及展示汞性震颤;可有口腔炎及肾脏损害等。 镉 汞 由本节可能看出,电子元器件所含原料品种多,而且所含金属品位远高于矿石,从资源接收的角度看,潜正在的代价很高,同时,倘使不行妥当管束,本可成为再生资源的原料如铅、镉、汞等会对境遇和人体变成壮大的迫害,可能说“销毁电子元器件是放错地点的资源” 。所以采用何种接收管束方法接收肯定了能否最终告竣原料的轮回诈骗。 1.4 销毁电子元器件接收管束工夫讨论近况销毁电子元器件接收管束工夫讨论近况 目前, 销毁电子元器件的接收管束工夫紧要是采用火法冶金和湿法冶金工夫提取销毁电子元器件中所含的贵金属。两种格式的弱点可总结为:无法告竣销毁电子元器件原料的全资源化接收,对境遇变成二次污染。物理法行为常用的接收工夫可能很好的办理境遇污染题目,而且依然正在销毁线道板基板的接收范畴赢得了肯定的劳绩,根基告竣了销毁线道板基板的全资源化接收。 1.4.1 火法冶金工夫火法冶金工夫 火法冶金工夫是最早运用于从电子销毁物中提取贵金属的工夫, 也是目前应用最多的从销毁线]。 其道理是诈骗高温使废家电含贵金属部件中的非金属物与金属物彼此分手,个别非金属物造成气体逸出熔融体例;另一个别呈浮渣地势浮于金属熔融物料上层。 金等贵金属正在熔融形态下与贱金属变成合金, 除去表观的浮渣后,将熔调和金注入相应模具中冷却,再通过精粹或电解管束使金等贵金属与贱金属分手,同时使金与其他贵金属彼此分手。80 年代运用较为一般。紧要有燃烧熔出工艺、高温氧化熔炼工艺、浮渣工夫、电弧炉烧结工艺等[20-24]。火法冶金工夫从电子元器件中接收金的规矩工艺如图 1 所示[25]。上述火法工艺的最明明特征是工艺容易、操作容易和贵金属接收率高(可达 90%以上) ,但从环保角度看,弱点也极度明明。火法冶金特征:浮渣 北京航空航天大学硕士学位论文 7 中含有玻璃、陶瓷和未燃烧造成气体的有机物,是很难管束的二次固体销毁物,减少环保难度;别的贵金属以表的其他有色金属的接收结果低,地沸点的铅等贵金属跑到氛围中较多;能源耗费大,大批有机物不行归纳诈骗,筑筑参加大,经济效益较低[26]。 图图 1 火法冶金接收金的道理工艺流程图火法冶金接收金的道理工艺流程图[25] 1.4.2 湿法冶金工夫湿法冶金工夫 湿法冶金工夫的接收道理是诈骗电子元器件中的绝大大都金属 (包罗金等贵金属和贱金属)能正在硝酸、王水等强氧化性介质中消融而进入液相的特点,是绝大个别贵金属和其他金属进入液相而与其他物料分手, 然后从液相平分别接收金等贵金属和其他贱金属[27]。紧要运用成熟的湿法工艺有:硝酸-王水湿法工艺、双氧水-硫酸湿法工艺、胀氧氰化法工艺。湿法冶金工夫从电子元器件中接收金的规矩工艺如图 2 所示[28]。 湿法冶金特征:接收金后发作的废液因为受经济经济代价明明消重,导致经贵金属接收后的废板及含铜离子的废酸被大意倾弃或掩埋,从而变成紧要的二次污染,固然接收了名贵金属,却付出了高亢的境遇本钱。同时,湿法冶金接收工夫的工艺流程中会发作酸雾及酸泥,若未妥当采集管束,也会变成紧要的二次污染[29]。 第一章第一章 绪论 8 图图 2 湿法冶金接收金的道理工艺流程图湿法冶金接收金的道理工艺流程图[28] 1.4.3 物理法接收管束工夫物理法接收管束工夫 固然目前死板物理法还没有运用于销毁电子元器件的接收管束中来, 然而该工夫依然成熟的运用于销毁线]。 死板物理法是遵循原料间的物理特点的分别,包罗密度、导电性、磁性、表观特点等举办分选的本事,紧要包罗拆解、碎裂和分选等管束流程[35]。这种死板管束格式先广大地运用于原料加工行业,工夫开展叫成熟,死板管束格式可能使销毁线道板中的有价物质充斥地富集,裁减了后续管束的难度,与其他格式对照其紧要所长正在于污染幼、本钱低且可对销毁线道板中的金属和非金属等百般因素归纳接收诈骗, 其弱点是死板管束后的物料还需采用物理化学法举办后续管束,本事获得高纯度的金属、塑料、玻璃等再生原原料。 目前,正在销毁线道板的物理接收范畴,就工夫而言,海表处于当先职位,万分是欧洲、美国、日本等地域和国度发作了很多专利,有些依然告竣了工业化,正在极少焕发国度,如德国、瑞典和日本等国接踵讨论并提出了极少新的管束工夫和格式。平常,一项 北京航空航天大学硕士学位论文 9 完备的线道板接收管束工夫包罗三个次序:拆除(包罗手工和自愿拆除),分手与富集,死板或化学精粹(提纯)。图 3 是海表销毁线道板常用的管束流程简图。 图图 3 海表常用的销毁电子线道板的管束流程简图海表常用的销毁电子线道板的管束流程简图 (一)拆除 德国的讨论者提出了一项销毁线道板(PCB)电子元件自愿化拆除工夫, 如图 4 所示。正在自愿拆除次序之前,最初手工拆除可从头应用以及包蕴有毒成份的电子元件。然后,用 3-D 图像识别工夫获取合联新闻,确定特定元件,用自愿死板筑筑将所遴选的元件拆除。接着用红表辐射加热 PCB,当焊剂熔化后将全体元件脱除。结果,凭借识别体例对分手下来的元件举办识别,并自愿分类,将分别元件分裂管束[36]。 图图 4 销毁电子线道板元件自愿拆解工夫(销毁电子线道板元件自愿拆解工夫(FAPS,德国),德国)[36] 奥地利维也纳工业大学的这个单位由四个准备机和若干 Zebedin 等人提出了一种柔性半自愿拆除单位,如图 5 所示[37]。PLC 掌管模块构成输体例,一个去除焊锡体例和一个死板人体例。 ,包罗一个视觉体例,一个传视觉体例通过一个高质地的图像探测体例将芯片分为名贵的一个夹杂去焊锡呆板人去除, 境遇无益的和其它的三大类前两种芯片通过去除焊锡体例用来去除 SMD、THD 部件,其它纷乱的相连由呆板人体例去除。拆除实现之后呆板人体例也可能采集元件并传送到后面的管束体例。 第一章第一章 绪论 10 图图 5 销毁线道板元件自愿化拆除体例(奥地利)销毁线道板元件自愿化拆除体例(奥地利)[37] 因为线道板的构成元件品种繁多, 况且组织纷乱无法无误获得销毁线道板构成的详明新闻,所以,自愿拆除并未广大应用,要办理这个题目,务必正在大批讨论和数据采集的根柢上,竖立完整的销毁线道板产物组织新闻数据库,而且开展新的识别工夫,将人为智能格式如自研习、含混逻辑推理和神经搜集以胀励自愿拆除工夫的开展,抬高拆除结果。 (二)碎裂与分手 拆除电子元件后的线道板紧要由深化树脂层压板、塑料以及附着其上的金属构成,硬度较高、韧性较强,采器具有剪、切影响的碎裂筑筑可能到达较好的解离成就。常用的碎裂筑筑紧要有切碎机、回旋碎裂机、锤碎机、锤磨机等。日本 NEC 采用两级毁坏筑筑将拆除元件的树脂基板碎裂成 100-3000pm 粉末,正在第一级重力分手中,将较轻的玻璃纤维和细的树脂粉末从较重的颗粒平分离出来,然后将赢余富含 Cu 的颗粒送进一个回旋静电分手器中将 Cu 与树脂粉末分手[38-40]。一共碎裂和分手体例如图 6 所示。 图图 6 NEC 公司开拓的线道板碎裂体例公司开拓的线道板碎裂体例 北京航空航天大学硕士学位论文 11 瑞典的 Zhang 等人用试验室离心碎裂机将销毁线道板碎裂,使样品均质化,碎裂后样品可通过旋涡流分手器前部的 8 个采集容器得出物质漫衍。 讨论中采用一种颗粒统计格式来剖析百般金属的分分开释水平。结果展现,2mm 以下的颗粒中金属简直全盘开释分手;铁磁体除 16mm 以上与塑料插紧的个别以表,其它粒径颗粒的分手度也很高;7mm 以上的铝也有较好的分手[41]。一共分手器如图 7 所示。始末自愿拆除、分手和富集接收流程后,分手出百般电子元件及原料。个中可从头应用的元件可能再诈骗,其它个别可举办下一步管束,如提纯等资源化管束。 图图 7 旋涡流分手器旋涡流分手器(HFECS,瑞典,瑞典)[41] 销毁线道板基板举办物理法接收根基可告竣原料间的分手,而且无二次污染,很好的办理了湿法冶金和火法冶金污染境遇的题目,而且物理法接收线道板基板让咱们看出,倘使针对某一实在电子元器件采用一种物理法,根基可告竣原料的全资源化接收。然而出于经济方面的研讨,咱们无法告竣对每种电子元器件采用与之相对应的接收工艺。而倘使对全体的销毁电子元器件举办团体碎裂分手,势必变成原料品种繁多且含量纷歧,减少了后续接收的难度。所以必要先对电子元器件举办分类,以此为根柢来切磋电子元器件团结接收的可行性, 对分别类型的电子元器件采纳分别的接收筑筑及工夫参数以告竣分门别类的接收。 1.5 销毁物接收工艺优化评判决定格式销毁物接收工艺优化评判决定格式 销毁物接收的最优规矩是指争取用起码的接收获本获得最大的回功效益的同时, 到达境遇友谊性最佳,资源再诈骗率最高。对付统一种销毁物,分别的人会采纳分别的工艺举办接收。决定便是为到达某宗旨或主意而正在备选计划中举办选择的一种流程。而销毁物的接收流程是受多种要素影响的多阶段流程,平常涉及经济、生态、境遇、工夫和 第一章第一章 绪论 12 社会等方面的要素,属于多属性决定题目。 平常,每个多属性决定题目都包蕴决定人和决定单位、属性集、被选计划集、决定准则和决定景况五个因素。设多属性决定题目中的决定计划组成的会合为 X={X1,X2,,Xn}.多属性决定题目的主意是要从这 X1,X2,,Xn个计划被选择最佳计划,或者将这些计划举办排序(给出优劣挨次)。为此,最初必要从多方面、多个角度来研讨这些候选计划,也便是说用多个属性(目标)来反应这 n 计划的素质特点,更加是脾气。 设计划的属性组成属性集 F={f1,f2,,fm },一个决定计划的某个属性是对该计划的某方面特点的刻画与描绘,这种刻画不妨是定量的(即给出该计划的属性值)。也不妨是定性的,如很好、较好、较差、很差;很紧要、较紧要、紧要、大凡、不紧要等措辞变量或者是极少直觉含混变量等等.倘使能用某种格式(如含混数学格式)把定性刻画成定量化,则多属性决定题目可能用表 7 来表现: 表表 7 多属性决定矩阵多属性决定矩阵 (1.1) X2 x21 x22 个中,xij(i=1,2,,n;j=1,2,,m)为 Xi正在属性 fj下的取值,即属性值。 目前常用的评判格式有良多,常见的有如下几种: (1) 主意剖析法 主意剖析法 (Analytic Hierarchy Progress, 简称 AHP) 是美国知名的运筹学家 Thomas Saaty 正在 20 世纪 70 年代中期创立的一种多主意决定格式,其素质是试图使人的头脑层次化、主意化。它充斥诈骗人的经历和推断,对决定计划优劣举办排序[42]。该格式拥有适用性、体例性、简单性等所长,是管束某些难以完整用定量格式剖析纷乱题目的有力本事主意剖析法的根基思思是先按题目恳求竖立一个刻画体例功效或特点的内部独立的递阶级次组织,通过两两对照要素(或主意、规则、计划)的相对紧要性,构造上层某因素对基层合联元素的权重推断矩阵,以给出合联元素对某因素的相对紧要序列。AHP法的主题题目是排序题目,包罗递阶级次组织道理、标度道理和排序道理。 (2) Topsis 法 计划f1 f2 fm X1 x11 x12 x1m x2m Xn xn1 xn2 xnm 北京航空航天大学硕士学位论文 13 Topsis 法是多属性决定中的一种剖析格式, 即接近理思解的排序格式 (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)[43]。 它是借帮于一多主意决定的“理思解”和“负理思解”去排序。所谓理思解是一设思的最好解,它的各个属性值都到达各侯选计划中的最好值。而一负理思解是另一设思的最坏解,它的各个属性的值都到达各个候选计划中最坏的值。假使原有的计划蚁合大凡并没有这种理思解和负理思解,然而当咱们把每个实质的解和理思解作对照,如个中有一个解最亲密理思解,同时又最远离负理思解,这个解该当是计划蚁合最好的解。 (3) 含混评判法 1965 年知名的美国工程掌管和体例论专家、 加利福尼亚大学教师 L.A.Zadeh 宣告了知名的论文“含混会合”,给出了含混性形势的定量刻画和剖析运算的格式,象征着含混数学这门新学科的出生[44]。 含混评判法是对受多个要素影响的事物作出悉数的有用的一种归纳评判格式。它打破了准确数学的逻辑和措辞,夸大了影响事物要素中的含混性,较为深切的刻划了事物的客观属性。运用含混评判法最初要确定评判参数,分别参数正在评判中所起的影响也不沟通,必要分裂确定各参数的权重因子巨细。随后要遵循分别参数的特征给出拟合从属函数,连结评判尺度,经含混变换给出从属度值,实现含混归纳评判。别的,再有灰色矩阵法[45]、加权均匀法等[46]。 决定剖析格式正在原料轮回诈骗范畴中的运用依然有良多高校讨论或正正在从事这一方面的讨论,如清华大学李方义、刘钢等对含混主意法正在产物绿色模块化策画中的运用举办了讨论[47],提出了一种产物绿色模块化策画格式的讨论框架,中心切磋了诈骗含混数学和图论以及主意剖析法为器材讨论产物的绿色模块化主意体例及其实在推行格式,并针对实在主意竖立了数学模子;东南大学张康、苏春等对汽车原料的接收采用含混主意法举办讨论[48],用 FAHP 法为根柢器材,研讨到经济因数和境遇因数,剖析了汽车接收原料的经济性潜能,正在分裂研讨境遇和经济要素条目下,剖析了百般原料的相对权重值。正在归纳研讨经济目标和境遇目标的条件下,对汽车原料接收经济性举办评估,为企业正在原料接收时供应决定救援;合肥工业大学潘春霞、刘志峰等对电冰箱的原料接收采用含混主意剖析法和 Topsis 法举办讨论[49], 提出了对照完备的家电产物接收工艺道途的评判目标体例,并提出了目标体例归一管束的格式,使得目标体例获得简化,便于评判和优化运算, 提出了理思点相对亲密度对照法, 这种优化对照的格式拥有容易、 无误、悉数的所长。 本文的评判对象为销毁电子元器件的接收工艺,评判目标拥有明明的主意性,况且 第一章第一章 绪论 14 各评判目标的量纲不尽沟通,必要用含混评判法的从属函数和从属度的观念团结量纲,结果采用理思点亲密度对照法告竣对销毁电子元器件接收工艺的评判。 1.6 课题讨论主意及实质课题讨论主意及实质 1.6.1 讨论主意讨论主意 讨论开拓并变成拥有自立常识产权、环保、牢靠的销毁电子元器件接收归纳管束体例,包罗原料级分类、归纳接收工艺和评判体例三个枢纽,告竣销毁电子元器件的绿色全资源化接收管束。 1.6.2 讨论实质讨论实质 本文拟竖立包蕴原料级分类、归纳接收工艺和评判体例的销毁电子元器件接收管束体例。原料级分类拟从原料的构成、含量、存正在地势和连结方法举办睁开,通过界面讨论进一步确定原料间的连结方法; 以原料级分类为根柢连结物理法涉及接收筑筑及工夫参数获得榜样电子元器件的接收工艺,对其整合获得销毁电子元器件归纳接收工艺;从经济性、环保性设定接收工艺的评判目标,采用含混主意剖析法获得评判目标的权重因子,采用理思点亲密度对照法获得实在电子元器件的最优化接收工艺...

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