铜和塑料分离设备的设计

滕康朋 彭锦波 孙 李 王 堂

安徽科技学院

铜是工业生产中的一种重要材料，但是世界上的铜资源有限，因此，对于废铜的回收利用至关重要。铜米机就是现代生产中解决废铜回收利用的一种重要工具，它是用于对废旧铜线粉碎将铜和塑料分离的机械。

我国是一个工业大国，在铜的消费上更是位居世界第一，20 世纪90年代以前我国铜冶炼主要是立足于国内市场，废杂铜的进口量很少甚至没有进口，但我国是一个铜资源贫乏的国家，2004年，中国铜矿产量达到60 万t，但铜矿产量与精铜生产需求之间的差距从2003年的123 万t 扩大到了145 万t。因此，对于废铜的回收利用，中国更是需要予以高度重视。

1 引言

我国是一个工业大国，在铜的消费上更是位居世界第一，20 世纪90年代以前我国铜冶炼主要是立足于国内市场，废杂铜的进口量很少甚至没有进口，但我国是一个铜资源贫乏的国家，2004年，中国铜矿产量达到60 万t，但铜矿产量与精铜生产需求之间的差距从2003年的123万t 扩大到了145 万t。因此，对于废铜的回收利用，中国更是需要予以高度重视。

从全世界看，持续不断的开采活动让铜矿资源越来越少，根据美国国家矿物局于1993年提出的关于全球矿产品的报道，世界范围内的有色金属储存量根据目前的需求量计算，铜矿资源仅仅只有45年的使用期限。这样一来，我们必须要做好废铜的回收再利用工作，特别是像我国这样铜矿资源非常匮乏的国家。世界上最早回收利用废旧铜是从上个世纪80年代美国等一些发达国家开始的，而我国是从上个世纪九十年代开始注重铜的回收利用，对于发展至今的废铜的回收利用，主要的方法有四种：①机械分离法，②低温冷冻法，③化学剥离法，④热分解法。

但是最普遍使用的还是机械分离法，而现在本文所介绍的铜米机就是机械分离法的一种，铜米机分离的是低于0.8mm 的电线及电缆中的铜，对于大于0.8mm 的电线及电缆，通常使用剥线机直接剥离铜线，进行回收利用。

2 铜和塑料分离设备的总体设计

工作原理

0.3mm～0.8mm 的电线电缆（回收铜为主）可以用铜米机切粒破碎，再经风力气流分选。

密度大的铜粉和颗粒大的塑料颗粒在风力的作用下与细颗粒的塑料分开，细颗粒塑料由布袋收集，布袋为密封状态；铜粉和直径大的颗粒物在通过气流管道，进入振动筛。振动筛采用重力分离的方法，进一步的分离铜粉和直径大的塑料颗粒物。该部分的电线电缆约占以回收铜为主的电线电缆总量的8%。

0.3mm 以下的电线及电缆（回收铜为主）约为5%进入铜米机打碎后再经摇床水选分离出铜米和塑料细粒，摇床废水经三级沉淀池后循环回用，沉渣一般为泥砂以及少量塑料粉等。

组成

铜米机主要组成：粉碎主机、3Kw 除尘风机、1.5Kw除尘风机、旋风下料器、除尘器、摇床、上料风机、配电柜。

3 铜和塑料分离关键部件的设计

粉碎主机设计

粉碎主机的工作原理：物料经粗破后，由进料装置送至主机粉碎腔，在高速回转装置产生的高压高频脉动旋气流能场的影响下，颗粒通常会进行螺旋运动，进而产生出一些旋流，物料和回转器件与颗粒之间相互碰撞和摩擦，进而达到粉碎的目的。粉碎之后的物料会随着上升气流一直运动到叶轮分级位置，在风力与离心力的双重作用之下，粗细不同的物料被有效分离开来，而不合格物料内分级机器返回粉碎腔再次粉磨，合格的细粉由旋风收集器收集，净化的气体由引风机排出。

除尘风机设计

风机一直都是除尘设备中的核心部分，风机性能的优劣直接关系到除尘效果的好坏。在旋风除尘器内部，叶轮离心式风机主要有叶轮、机轴、吸气口、轴承以及底座等各种部件构成，叶轮离心式风机在工作状态下空气会沿着内轴进入，之后在叶轮中径向流动，最后从出气口排除。

这种类型的风机在工作过程中，叶轮始终处于高速旋转状态下，从而让叶片周围的空气也随之转动而形成离心力，从而能够让原本处于叶轮叶片周围的空气直接甩到边缘位置而被压缩，这一过程可以说是把电动机机械功传输给叶轮内空气而让空气压力提升的过程。因此，叶轮离心式风机是借助叶轮带动气体旋转时产生离心力把能量传递给气体的一种设备。

目前市面上的离心式风机叶片主要有前弯、后弯以及直片三种类型。使用前弯叶片的风机规格较小但出风量并不弱，但受到大小的限制其运行效率并不高，且存在过载运行的现象，叶片上积存的灰尘难以被彻底清除，如果灰尘累积较多还会干扰风机正常运行；而使用后弯叶片的风机因为叶轮宽大，因此工作效率往往在85%以上，不存在过载运行的现象，一般主要应用在含尘浓度低或者非凝性烟气的场合实施通风作业；使用直叶片的风机呈径向辐射状，叶轮中叶片较少且容易清理，这类型的风机一般应用于粉尘浓度较高的通风作业中。

除尘器设计

旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力将尘粒从气流中分离，用来分离粒径大于5～10μm 以上的颗粒物。

工作原理

（1）气流的运动

一般的旋风除尘器通常有进气管、筒体、椎体以及排气管等部件构成。其气流经过外壁向下旋转，气流的运动可以分为外涡旋与内涡旋两种。外涡旋即是气体沿着径向逐渐运动到中心位置，旋转气流向上沿着轴心进行旋转；内涡旋即是气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度。

（2）尘粒的运动

切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁；到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗；上涡旋-气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出。

摇床设计

摇床是一种应用广泛的重选选矿设备，摇床选矿是利用机械的摇动和水流的冲洗的作用使矿粒按密度分离。摇床的显著特点是富矿比高，常用它获得最终精矿，同时又可分出最终尾矿，可以有效处理细粒物料。

摇床分选粒度上限为3mm，下限可到0.4mm，多用来分选1mm 以下的物料。主要由床面、传动机构（床头）和调坡机构等组成。

本设计主要选用云锡式摇床是采用凸轮杠杆式传动机构，床面下设弹簧装置，弹簧座固定在地基上。床面的后退运动依靠摇动机构，前进运动依靠弹簧装置，床面支承采用滑动支撑。床面坡度采用楔形调坡机构调节。

4 结语

废旧电线电缆破碎加工之后，全自动机械分离，可彻底将铜和塑料分离，并且达到综合利用目的，具有较高的经济效益，而且无灰尘无二次污染。加工效率高，铜的回收率高。对于中国这个不断发展中的工业大国，对铜的需求量日益加大，铜米机对废铜的回收利用将更加广泛的应用于生产之中。