灰色关联理论在废弃电路板金属回收中的应用

吴万昌 赵跃民 石常省

(1.化工部长沙设计研究院，长沙 410000;2.中国矿业大学化工学院，江苏 徐州 221008;3.华北科技学院环境工程系， 北京 101601)

废弃电路板中含有塑料和金属等大量可利用的资源，因此废弃电路板的无害化与资源化处置，既保护人类赖以生存的自然环境，同时也能够实现资源的回收利用[1－3]。目前，国际上推行的最佳回收处理废弃电路板的方法是物理方法，其优点是环境污染小、综合利用率高、附加值大等，是未来处理电子废弃物的发展趋势。

1 离心复合力场回收废弃电路板金属的分选试验

1.1 试验用料

试验用的废弃电路板在试验前先经预处理，拆除掉电池电容;另外，将高纯度、大粒度的金属拆除。以上预处理的电路板经过2次破碎或者多次破碎后即可实现金属和非金属的有效分离。破碎后的物料经过0.5 mm筛分得到的0.5 mm以下废弃电路板物料即是本试验所用原料。

1.2 试验设备

图1是Falcon SB40型高效离心分选机的外形结构图[4－5]，具有处理量大、操作简单，自动化程度高、投资成本及运行费用低等优点[6－7]。物料由分选机中心给料管给到旋转锥体中，在离心力的作用下沉降和分层。比重小的颗粒在离心力作用下从椎体上部随溢流排出，而比重大的颗粒沉降到锥壁上，并沿锥体壁向上移动，从上端截口排出。

图1 Falcon离心分选机结构示意

1.3 分选试验条件及结果

结合实际情况，着重研究反冲水压力、转速和入料浓度对－0.5 mm级废弃电路板物料中金属富集体回收的影响。试验条件及结果如表1所示。

表1 试验条件及结果

2 灰色关联理论在离心复合力场回收废弃电路板金属的应用

2.1 灰色关联理论简介

灰色关联理论是中国学者邓聚龙教授于1982年创立的，通过研究系统结果与各影响因素的关系，从而可以分析出哪些因素是影响结果的主要因素，把握矛盾的主要方面[8]。目前，灰色关联理论作为一种系统分析方法在试验研究和生产实践中得到了广泛的应用[9－10]。

2.2 离心复合力场回收废弃电路板金属灰色关联分析

根据灰色关联度的计算方法，先将试验结果及试验条件数列化。将回收的金属品位和金属回收率分别记为G0()k 和G0＇()k ，k为试验回次。用M表示母因素矩阵，即

反冲水、转速和浓度分别记为G1()k、G2()k和G3()k 数列，用S表示子因素矩阵，即

将母因素矩阵和子因素矩阵各行分别进行初始化后形成的母因素初始化矩阵A及子因素初始化矩阵B分别为

求Bi与A1的关联度的步骤如下。

第1步:先求出各回次Bi()K 与A1()K 的绝对差，其值见表2。

表2 各回次Bi( K ) 与A1( K ) 的绝对差

第2步:求两级最小差和最大差，由表2可知两级最小差:

两级最大差:

第3步:求B1()k对A1()k的关联系数

同理可以求出:

第4步:求数列B1与A1的关联度

同样可以得到

B2与A1的关联度r2=0.773

B3与A1的关联度r3=0.557

B1与A2的关联度r1=0.830

B2与A2的关联度r2=0.654

B3与A2的关联度r3=0.530

上式中A1、A2分别代表矩阵A的第1行和第2行;B1、B2和B3分别代表矩阵B的第1、2和3行。

按照上述计算值得出矩阵B即影响因素反冲水、转速和浓度与A1即金属品位的关联度大小次序为:r1＞r2＞r3，其中r1为反冲水与金属品位的关联度;r2为转速与金属品位的关联度;r3为浓度与金属品位的关联度。

根据此结果，可以得知反冲水对金属品位的影响最大，转速次之，而浓度则对金属品位的影响最小。即矩阵B影响因素反冲水、转速和浓度与A2即金属回收率的关联度大小次序为:r1＞r2＞r3，其中r1为反冲水与金属回收率的关联度;r2为转速与金属回收率的关联度;r3为浓度与金属回收率的关联度。

根据此结果，可以得知反冲水对金属回收率的影响最大，转速次之，而浓度则对金属回收率的影响最小。

3 结论

采用灰色关联理论对离心复合力场回收废弃电路板金属分选试验结果进行了灰色关联分析，考察了操作参数对分选指标精矿金属品位和回收率的影响程度，并对影响分选结果的操作参数进行了关联度排序。结果表明:(1)反冲水对回收金属的品位的影响最大，转速次之，而浓度则对回收金属品位的影响最小;(2)反冲水对金属回收率的影响最大，转速次之，而浓度则对金属回收率的影响也最小。(3)反冲水的压力对回收金属的品位和金属的回收率影响均最大，因此在离心力场回收废旧电路板金属的试验及实践中，应特别注意反冲水的压力。

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