Wykorzystanie bębnowego separatora elektrodynamicznego do separacji odpadów elektronicznych

• Autorzy: Cieśla A. , Kraszewski W. , Skowron M. , Surowiak A. , Syrek P.

Identyfikatory

DOI

10.1515/gospo-2016-0007

Warianty tytułu

EN

Application of electrodynamic drum separator to electronic wastes separation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Statyczne pola elektryczne są wykorzystywane m.in. w procesach technologicznych, takich jak separacja elektryczna. Separacja elektrodynamiczna jest procesem rozdzielania dwóch lub większej ilości faz stałych, zróżnicowanych pod względem właściwości fizycznych, siłami pola elektrycznego. Zaletą separacji elektrodynamicznej jest możliwość uzyskania rozdziału poszczególnych składników na sucho, co eliminuje szereg operacji, takich jak: zagęszczanie, odwadnianie, hydrotransport, dosuszanie. Czynności te zwiększają energochłonność i koszty procesu separacji. Efektywność wzbogacania zależy od wielu czynników, takich jak: właściwości elektryczne składników nadawy, uziarnienie nadawy, prędkości wirowania bębna, natężenie pola elektrycznego w przestrzeni roboczej separatora, konfiguracji elektrod czy warunków otoczenia. W artykule przedstawiono działanie wysokonapięciowego separatora bębnowego. Dokonano analizy rozkładu pola elektrycznego przestrzeni roboczej separatora oraz sił działających na cząstki o właściwościach dielektrycznych i przewodzących, przedstawiono także tory ruchu naelektryzowanych cząstek. Wykonano laboratoryjne badania separacji odpadów elektronicznych w dwóch klasach ziarnowych: 0–0,25 mm i 0,25–0,5 mm. Zaobserwowano, że w wyniku selektywnego ładowania cząstek rozdzielają się one według zdolności powierzchniowego elektryzowania się, co pozwala uzyskać selektywny rozdział składników tworzących tzw. śmieci elektroniczne. Zastosowanie elektrodynamicznego separatora bębnowego pozwala rozdzielić pierwiastki, takie jak Ti, Cu, Fe, Pb, Sn od tworzyw sztucznych znajdujących się w odpadach elektronicznych.

EN

Static electric fields are used, among others, in technological processes such as electric separation. Electrodynamic separation is a process of separating two or more solid phases of various physical properties by electric field forces. The advantage of electrodynamic separation is possibility of obtaining separation of individual components in dry conditions. This eliminates many operations such as thickening, dewatering, hydrotransportation, additional drying which cause higher energy consumption and higher separation process costs. Efficiency of beneficiation depends on many factors such as: electric properties of feed components, feed particle size distribution, drum rotary speed, electric field intensity in working space of separator, configuration of electrodes or surrounding conditions. The paper presents the working of high-voltage drum separator. The analysis of electric field distribution in separator working space was done. Additionally, distribution of forces acting on particles of dielectric and conductive properties was examined, trajectories of charged particles movement were presented too. The laboratory investigations of electronic wastes were performed in two particle fractions: 0.25–0.5 mm and 0–0.25 mm. It was observed that as a result of selective charging of particles they separate according to surface ability to electrifying what allows to obtain selective separation of components being so-called electronic wastes. The application of electrodynamic drum separator allows to separate such elements as Ti, Cu, Fe, Pb, Sn from plastics occurring in electronic wastes.

Słowa kluczowe

PL

elektrodynamiczny separator bębnowy; rozkład natężenia; pole elektryczne; odpady elektroniczne; separacja elektrodynamiczna

EN

electrodynamic drum separator; intensity distribution; electric field; electric wastes; electrodynamic separation

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 32, z. 1
• Strony: 155--174
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Cieśla A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej, Kraków

autor

Kraszewski W.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej, Kraków

autor

Skowron M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej, Kraków

autor

Surowiak A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Kraków

autor

Syrek P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej, Kraków

Bibliografia

• [1] Birloaga i in. 2013 – Birloaga, I., De Michelis, I., Ferella, F., Buzatu, M. and Veglio, F. 2013. Study on the influence of various factors in the hydrometallurgical processing of waste printed circuit boards for copper and gold recovery. Waste Management 33, s. 935–941.
• [2] Brożek, M. 1984. Evaluation of liberation efficiency index of coal mineral substance on the basis of Hall’s separation curve. Przegląd Górniczy 11, s. 384–387.
• [3] Brożek, M. i Surowiak A. 2004. Distribution of settling velocity of particles in samples of mineral raw materials. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 20, s. 67–84.
• [4] Brożek, M. i Surowiak, A. 2010. Argument of separation at upgrading in the jig. Archives of Mining Sciences, 55, s. 21–40.
• [5] Brożek i in. 2015 – Brożek, M., Surowiak, A. i Jarosiński A. 2015. Beneficiation of chromium waste by means of magnetic and gravitational separation. Archives of metallurgy and materials vol 60, iss. 3, s. 1737–1744.
• [6] Cieśla, A., 2002. Analiza dynamicznego działania statycznych pól: elektrycznego i magnetycznego w procesach technologicznych, SPETO XXV Międzynarodowa Konferencja z Podstaw elektrotechniki i teorii obwodów, s. 37–40.
• [7] Cieśla, A. i Skowron, M. 2013. Influence of high voltage on drum electrodynamic separator effectiveness. ISEF 2013 – XVI International Symposium on Electromagnetic Fields in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering, Ohrid, Macedonia.
• [8] Cieśla, A. 2013. Badania eksperymentalne ruchu strugi naelektryzowanych ziaren w polu elektrycznym separatora odchylającego. Przegląd Elektrotechniczny 89, nr 12, s. 215–218.
• [9] Drzymała J ., 2001. Podstawy mineralurgii. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• [10] Krawczyk, M. i Skowron, M. 2014. Oddziaływanie pola magnetycznego na płynącą ciecz o wybranych właściwościach magnetycznych. Informatyka Automatyka Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska Vol. 4, nr 2, s. 24–27.
• [11] Li i in. 2007a – Li, J ., Xu, Z . and Zhou, Y . 2007a. Application of corona discharge and electrostatic force to separate metals and nonmetals from crushed particles of waste printed circuit boards. Journal of Electrostatics 65, s. 233–238.
• [12] Li i in. 2007b – Li, J ., Lu, H., Guo, J ., Xu, Z . and Zhou, Y . 2007b. Recycle Technology for Recovering Resources and Products from Waste Printed Circuit Boards. Environmental Science and Technology 41 (6), s. 1995–2000.
• [13] Li i in. 2008 – Li, J ., Lu, H., Liu, S . and Xu, Z . 2008. Optimizing the operating parameters of corona electrostatic separation for recycling waste scraped printed circuit boards by computer simulation of electric field. Journal of Hazardous Materials 153, s. 269–275.
• [14] Łuszczkiewicz, A. i Kurzyca, M. 1986. Wydzielenie ilmenitu z półproduktów przeróbki piasków drogą wzbogacania elektrycznego. Fizykochemiczne Problemy Mineralurgii 18, s. 179–191.
• [15] Niedoba, T . 2013a. Statistical analysis of the relationship between particle size and particle density of raw coal. Physicochemical Problems of Mineral Processing 49 (1), s. 175–188.
• [16] Niedoba, T . 2013b. Elementy metodologii stosowania dwu- i wielowymiarowych rozkładów właściwości materiałów uziarnionych do opisu wzbogacania węgli. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 29 (2), s. 155–172.
• [17] Surowiak, A., 2014. Wpływ rozkładu gęstości ziaren na rozkład ich prędkości opadania dla wąskich klas ziarnowych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 30 z. 1, s. 105–122.
• [18] Surowiak, A. i Brożek, M., 2014a. Methodology of calculation the terminal settling velocity distribution of spherical particles for high values of the Reynold’s number, Archives of Mining Sciences vol. 59 iss. 1, s. 269–282.
• [19] Surowiak, A. i Brożek, M., 2014b. Methodology of calculation the terminal settling velocity distribution of irregular particles for high values of the R eynold’s number, Archives of Mining Sciences vol. 59 iss. 2, s. 553–562.
• [20] Surowiak, A. i Brożek, M., 2016. A physical model of separation process by means of J IGS, Physicochemical Problems of Mineral Processing vol. 52 iss. 1, s. 228–243.
• [21] Szczerbiński, M. 1983. Electrodynamic Conductance Separation with use of Alternating Fields. Journal of Electrostatics, s. 175-186.
• [22] Śliwa, U . i Skowron, M. 2014a. Analiza rozkładu pola elektrycznego w separatorze bębnowym o różnej konfiguracji elektrod. Współczesne Zagadnienia Modelowania Matematycznego, Warsztaty doktoranckie 2014, Biały Dunajec s. 128–139.
• [23] Śliwa, U . i Skowron, M. 2014b. Analiza rozkładu pola elektrycznego w separatorze bębnowym o różnej konfiguracji elektrod. Informatyka Automatyka Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, (w druku).
• [24] Veit i in. 2005 – Veit, H.M., Diehl, T .R., Salami, A.P., Rodrigues, J .S., Bernardes, A.M. and Tenorio, J .A.S. 2005. Utilization of magnetic and electrostatic separation in the recycling of printed circuit boards scrap. Waste Management, 25, s. 67–74.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.