技术领域：

本发明涉及一种环境保护工艺方法及设备， 具体涉及一种废旧电水 箱无害化处理工艺与资源化高效回收的方法及 设备。

背景技术

有关统计表明， 我国电水箱的社会保有量约为 1. 3亿台， 每年平均 报废 400万台以上， 报废的电冰箱含有氟利昂等对环境有害的物质 ， 需 要得到妥善的处理处置， 同时废旧冰箱中又含有大量可供回收利用的金 属、 玻璃及塑料等， 具有较高的回收利用价值。 如果能对日益增加的废 旧冰箱进行有效的处理和资源化回收利用， 对于缓解我国资源短缺的压 力， 减轻环境污染、 建立循环经济社会都具有积极的作用和重要的 意义。

目前， 由于我国在废旧;水箱回收处理方面的研究还� �够成熟， 没有 形成科学的回收体系和成熟的处理工艺， 大量的廈旧冰箱主要通过两个 渠道处理： 一是被简单处理翻新之后又流入低收入家庭或 农村， 存在对 环境污染的隐患； 二是在不具备条件的小作坊里被手工拆解， 回收有用 资源后， 剩余的大量有毒有害物盾通过倾倒、 掩埋或焚烧等方式被排放 到河流、 地面和大气当中， 不仅造成巨大的资源浪费， 而且严重污染当 地的环境。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是:针对上述存在� �问题和状况， 而提供 一种废旧电水箱无害化处理与资源高效回收的 工艺方法及设备， 适合我 国劳动力资源丰富的实际情况， 并且设备制造成本和运行成本低， 工艺 筒单， 操作容易， 无泄露、 无废气、 无废水、 无废渣， 不产生二次污染， 除尘防爆， 安全环保， 资源回收效果好。

本发明采用的技术方案是： 废旧电冰箱无害化处理与资源高效回收的工艺 方法为：

1 ) 在生产线前端拆解工位， 人工对废旧电冰箱拆解， 从箱休上 下可单独拆卸的塑料件、 电器盒、 电线、 玻璃、 线路板；

2 ) 在生产线中段抽氟工位， 采用冷媒负压抽取回收装置对压缩机 内的制冷剂进行回收；

3 ) 在生产线后端拆解工位， 手动拆除不宜用破碎机破碎的压缩 机、 冷凝器；

4 ) 将余下的箱体及门通过上料装置送入带压料装 置的双轴撕碎 机进行初级破碎， 然后由皮带输送机将初级破碎后的物料送至辊 轮破碎 机进行第二级破碎； 或者将余下的箱体及门通过上料装置直接送入 混合 破碎机进行破碎； 使金属、 塑料及泡沫彻底得到解离， 以便于粉碎物料 后续分离分类。

5 ) 将上述破碎后的物料进行风力分选， 旋风收集器收集粒径较小 的聚氨酯泡沫， 尾气经除尘器除尘后达标排放；

6 ) 将上述其余物料落入皮带输送机， 在其自动输送过程中途经永 磁自卸式除铁器， 将大块黑色金属铁分离出来；

7 ) 物料最后经皮带输送机送至振动给料器， 振动给料器再将物料 均匀连续地送至筒式除铁器进行磁选， 将未分离出的余下小块铁全部分 离出来， 并经筒式除铁器的一个料斗落入接料车；

8 ) 最后余下的物料经筒式除铁器另一个料斗落入 振动给料器， 振 动给料器再将物料均勾连续地送至涡电流分选 机， 将贵重有色金属铜、 铝和塑料及粗聚氨酯泡沫分离出来， 并分别落入不同的接料车， 实现 95 %以上的资源回收再生利用；

9 ) 将破碎机至涡电流分选机的设备系统全部置于 封闭式一体化 工作间内， 配置有多级通风排风系统、 氮气保护装置、 喷雾除尘降温装 置、 环戊烷气体浓度在线监测及报警控制装置、 聚氨酯粉尘浓度在线监 测及报警控制装置、 温度在线检测及报警控制装置、 静电接地、 主电路 合闸控制、 急停控制、 报警及状态显示、 风门监测等安全设施， 除尘防 爆安全生产。

本发明的废旧电冰箱无害化处理与资源高效回 收的生产线设备， 包 括手动拆解工位台、 冷媒回收装置、 依次连接的上料装置、 带压料装置 的双轴撕碎机、 第一皮带输送机、 辊轮破碎机、 第二皮带输送机、 振动 给料器及筒式除铁器、 振动给料器及涡电流分选机； 双轴撕碎机、 第一 皮带输送机和辊轮破碎机三者合起来可采用混 合破碎机替代； 在辊轮破 碎机或混合破碎机区域还配套安装有旋风收集 器、 除尘器及风机， 旋风 收集器的输入吸收管道与辊轮破碎机或混合破 碎机顶部及下料口顶部法 兰连接连通， 除尘器的输入吸收管道则与旋风收集器的输出 管道相连通; 紧贴第二皮带输送机上面安装有永磁自卸式除 铁器； 上述上料装置至涡 电流分选机的生产线设备系统全部安装在一个 封闭式一体化防爆除尘工 作间内。

上述技术方案中， 带压料装置的双轴撕碎机结构为： 机架上的撕碎 腔内安装有由 2台大功率电机分别带动的 2根大角度六角柱强力旋转轴 及安装在旋转轴上的撕碎刀具， 撕碎腔上方安装进料斗， 进料斗顶部连 接负压粉尘出口， 在进料斗的背面机架上还安装有压料装置； 双轴撕碎 机还包括有上料装置， 上料装置结构为： 上料斗安装在双轴撕碎机机架 一側， 上料斗臂端通过转轴与双轴撕碎机机架连接， 上料斗臂中部与液 压活塞杆连接， 液压缸端部与双轴撕碎机机架连接。

上述技术方案中， 辊轮破碎机结构为： 机架下安装有电机、 传动皮 带及旋转轴， 机腔内分为破碎腔及出料腔， 破碎腔壁四周装有由螺栓联 接固定的定刀， 破碎腔内的旋转轴上装有切刀支架和辊轮安装 圆盘， 切 刀支架上装有切刀， 辊轮安装圆盘通过销轴安装有旋转带齿辊轮； 破碎 腔下面为出料腔， 安装有刮料板， 刮料板固定在旋转轴上， 破碎腔上部 连接进料斗， 进料斗顶部连接负压粉尘出口。

上述技术方案中， 混合破碎机其结构为： 机架下部装有电机、 传动 皮带及旋转轴， 机架上安装破碎腔及出料腔， 破碎腔壁安装定刀， 破碎 腔内的旋转轴通过切刀支架安装有切刀， 旋转轴还通过辊轮支架及销轴 安装有旋转带齿辊轮， 破碎腔下面为出料腔， 安装有刮料板； 破碎腔上 部连接安装有撕碎腔， 撕碎腔内安装有由 2 台大功率电机分别带动的 2 根大角度六角柱强力旋转轴， 以及安装在强力旋转轴上的撕碎刀具， 撕 碎腔上方安装进料斗， 进料斗顶部连接负压粉尘出口。

上述技术方案中， 筒式除铁器结构为： 在机架内安装有不锈钢滚筒， 不锈钢滚筒内壁安装有小半边圆弧形永磁磁性 材料， 进料边沿不锈钢滚 筒上部的切线方向安装， 机架下部前后分别具有非磁性物料出口和磁性 物料出口。

上述技术方案中， 涡电流分选机结构为： 在机架上安装有第一电机 及由第一电机带动高速旋转的高强永磁材料滚 筒， 与此同时， 机架上还 安装有第二电机及由第二电机带动的皮带滚筒 及输送皮带， 输送皮带置 于高强永磁材料滚筒上方， 在输送皮带末端下方的机架前后位置分别安 装有色金属出口和非金属物盾出口。

本发明突出特点和显著效果：

( 1 )建立了科学、 合理、 规范的回收流程， 在使用无泄漏及带自清 功能的制冷剂回收装置抽取氟利昂后， 采用自动半自动方法对废旧电水 箱不同成份分别回收， 资源回收利用率可达到 95%以上， 且无二次污染。

( 2 ) 采用常温破碎技术对;水箱箱体及部件进行破� �分离， 较国 外的低温液氮破碎投入少、 运行成本低、 工艺操作简单。 ( 3 ) 本方案全部采用物理方式进行处理， 整个过程不产生废气、 废水、 废渣。

( 4 )适合我国劳动力资源丰富的实际情况， 工艺筒单， 操作容易， 设备制造成本 H

( 5 )适应我国当前家电以旧换新、 拉动内需、 促进经济发展的新形 势， 为当前废旧家电环保处理提供了一种新方法、 新设备。

( 6 )采用封闭式一体化工作间， 并通过通风、 喷雾、 除尘、 充氮、 静电接地、 主电路合闸控制、 急停控制、 报警及状态显示、 风门监测等 一系列安全措施， 除尘防爆， 解决了国内外废旧电冰箱及家电处理中的 防尘防漆难题， 安全环保。

(7)本发明的水箱处理后材料占比及细度具体数 据参见图 9.

附图说明：

图 1为本发明生产线设备结构示意图

图 2为图 1的俯视图

图 3为双轴撕碎机结构示意图

图 4为辊轮破碎机结构示意图

图 5为混合破碎机结构示意图

图 6为筒式除铁器结构示意图

图 7为涡电流分选机结构示意图

图 8为图 7的俯视图

图 9为冰箱处理后材料占比及细度表

具体实施方式：

参见图 1、 图 2， 本发明的废旧电水箱无害化处理与资源高效回 收的 生产线设备， 包括手动拆解工位台、 冷媒回收装置、 依次连接的上料装 置、 带压料装置的双轴撕碎机、 第一皮带输送机、 辊轮破碎机、 第二皮 带输送机、 振动给料器、 筒式除铁器、 振动给料器、 涡电流分选机； 双 轴撕碎机、 第一皮带输送机和辊轮破碎机三者合起来可采 用混合破碎机 替代； 在辊轮破碎机或混合破碎机区域还配套安装有 旋风收集器、 除尘 器及风机， 旋风收集器的输入吸收管道与辊轮破碎机或混 合破碎机顶部 及下料口顶部法兰连接连通， 除尘器的输入吸收管道则与旋风收集器的 输出管道相连接连通， 紧贴第二皮带输送机上面安装有永磁自卸式除 铁 器； 上述上料装置至涡电流分选机的生产线设备全 部安装在一个封闭式 一体化防爆除尘工作间内。

处理过程： 首先在前端拆解工位对废旧电水箱进行手动拆 解， 拆 除手工易拆卸的塑料件（如冰箱顶盖、 抽屉、 隔板等）、 电线、 玻璃、 线路板， 然后在抽氟工位对压缩机内的制冷剂回收， 接着在后端拆解 工位手动拆除不宜用破碎机破碎的压缩机、 冷凝器， 经此工序可得到. 高純度的铁、 铜、 铝、 塑料等材料， 余下的箱体及门体（因它们是由 彩钢板、塑料内胆、聚氨酯保温层及部分冷凝 管组成并全部连成一体， 用手工拆解无法分离）首先由上料装置将其送 入双轴撕碎机进行初级 破碎， 分割成 200〜600mm (长） X40mm (宽） X4 Omm (厚）长条状物料， 行第二级破碎， 经过二级破碎后， 铁、 铜、 铝、 塑料及聚氨酯泡沫各 物料实现了完全分离， 完全分离后的物料先进行风力分选， 在旋风收 集器处收集粒径较小的聚氨酯泡沫， 尾气经除尘器除尘后达标排放， 其余物料落入皮带输送机，在其自动输送过程 中由永磁自卸式除铁器 先将大块黑色金属铁分离出来，然后物料继续 经皮带输送至振动给料 器， 振动给料器再将物料连续均勾地送入筒式除铁 器， 筒式除铁器将 余下的小块铁全部分离出并落入接料车，余下 的物料经筒式除铁器另 一下料斗落入振动给料器，通过振动给料器连 续均勾地将物料送入涡 电流分选机， 将贵金属铜、 铝、 塑料及粗聚氨酯泡沫分离出来并分别 落入不同的接料车。 废旧电冰箱经过以上流程后可实现 95%以上的资 源回收再生利用， 真正实现变废为宝。

除手工拆解外， 其余工序采取全自动 /手动运行， 同时配置有多级通 风排风系统（分级启动， 采取大风量稀释易燃易爆的发泡剂环戊烷气体 及除尘通风， 实现安全生产）、 氮气保护装置（用于在两级破碎区域及除 尘区域进行氮气保护 （控制氧气含量（体积浓度）低于 8% )及发生危险 状况时启动再次保护）、 喷雾除尘降温装置、 环戊烷气体浓度在线监测及 报警控制、 聚氨酯粉尘浓度在线监测及报警控制、 温度在线监测及报警 控制、 主电路合闸控制、 多处设置急停按钮、 报警及状态显示、 风门监 测及全部设备进行可靠的防静电接地等安全措 施， 确保生产安全。

参见图 3, 上料装置结构为： 上料斗安装在双轴撕碎机机架一侧， 上 料斗臂端通过转轴与双轴撕碎机机架连接， 上料斗臂中部与液压活塞杆 连接， 液压缸端部与双轴撕碎机机架连接。

双轴撕碎机结构为： 机架上的撕碎腔内安装有由 2 台大功率电机分 别带动的 2根大角度六角柱强力旋转轴及安装在旋转轴� �的撕碎刀具， 撕碎腔上方安装进料斗， 进料斗顶部连接负压粉尘出口， 在进料斗的背 面机架上还安装有压料装置。

双轴撕碎机的运动原理及优点： 冰箱由上料装置送入进料斗后， 2台 大功率电机通过联轴器分别带动 2根大角度六角柱强力旋转轴相向旋转， 此时安装在旋转轴上的撕碎刀具对冰箱进行大 扭矩的撕咬， 从而将冰箱 撕碎。 撕碎后物料为 200〜600腿（长） X ⁴ 0min (宽） X40mm (高）的长条块状。 该道破碎方式具有扭矩大、 低能耗、 低噪音、 低粉尘等特点， 特别适合 特大特厚的物料的破碎分离。

参见图 ⁴ ， 辊轮破碎机结构为： 机架下安装有电机、 传动皮带及旋转 轴， 机架上安装破碎腔及出料腔， 破碎腔壁安装定刀， 破碎腔内的旋转 轴通过切刀支架安装有切刀， 旋转轴还通过辊轮支架及销轴安装有旋转 辊轮， 破碎腔下面为出料腔， 安装有刮料板， 破碎腔上部连接安装进料 斗， 进料斗顶部连接安装负压粉尘出口。

辊轮破碎机的工作原理： 各不同成份的混合物料由皮带输送机输送 至进料斗后， 电机通过皮带轮带动旋转轴旋转， 安装在旋转轴上的切刀 与安装在破碎腔壁上的定刀先对物料进行剪切 ， 然后物料继续下行， 安 装在辊轮支架上的旋转辊轮与销轴之间有很大 的活动间隙。 当辊轮支架 随旋转轴公转时， 旋转辊轮一方面绕旋转轴旋转， 一方面又在离心力的 作用下又绕销轴自转， 此时旋转辊轮与安装在破碎腔壁上的定刀之间 的 间隙则时大时小， 物料通过此间隙时则受到旋转辊轮与定刀的冲 击、 剪 切、 挤压、 弯曲， 各种不同材质的物料进行分离并分别卷实， 然后由刮 料板将分离后的物料卸出。 同时物料在破碎过程中产生的粉尘由风机从 负压粉尘出口收集并过滤后环保排出。

特点： 该破碎机特别适用于厚度较薄、 强度较低的金属材料及各混 合物料的破碎及分离， 如汽车外壳，水箱外壳，电脑主机箱等废旧物 资的 回收破碎。

参见图 5， 混合破碎机其结构为： 机架下部装有电机、 传动皮带及旋 转轴， 机架上安装破碎腔及出料腔， 破碎腔壁安装定刀， 破碎腔内的旋 转轴通过切刀支架安装有切刀， 旋转轴还通过辊轮支架及销轴安装有旋 转辊轮， 破碎腔下面为出料腔， 安装有刮料板； 破碎腔上部连接安装有 撕碎腔， 撕碎腔内安装有由 2台大功率电机带动的 2根大角度六角柱强 力旋转轴， 以及安装在强力旋转轴上的撕碎刀具， 撕碎腔上方安装进料 斗， 进料斗顶部连接负压粉尘出口。

各种不同成份的物料经皮带输送机输送至破碎 腔 1 后， 首先由大角 度六角柱强力旋转轴带动的撕碎刀具 （相向旋转） 将物料撕碎成

400_600mm (长） X40mm (宽） 讓（高）的长条块状， 撕碎后的物料落入破 碎腔 2， 然后在旋转辊轮的冲击、 剪切、 挤压、 弯曲下， 各不同组分的物 料完全分离， 分离后的物料由刮料板送至出料口。 在整个破碎过程中， 采用负压收集粉尘及各类有害或易爆气体， 并采用氮气对破碎及输送过 程进行保护。

该机集两种破碎方式于一体， 能实现物料的粗碎及细碎的两种分离， 具有占地面积小， 投资少、 降低粉尘排放及易于对破碎过程进行除尘及 防爆保护等优点。

双轴撕碎破碎方式（第 1级破碎）的运动原理及优点： 由 2 台电机 分别带动 2根大角度六角柱强力旋转轴相向旋转， 此时安装在旋转轴上 的撕碎刀具对物料进行大扭矩的撕咬， 从而将物料撕碎。 该道破碎方式 具有扭矩大、 低能耗、 低噪音、 低粉尘等特点， 特别适合特大特厚的物 料的破碎分离。

旋转辊轮破碎方式（第 2级破碎）的运动原理： 由电机 1通过皮带 轮带动旋转轴 2旋转， 安装在旋转轴 2上的切刀与安装在破碎腔壁上的 定刀先对物料进行剪切， 然后物料继续下行， 安装在辊轮支架上的旋转 辊轮与销轴之间有很大的活动间隙。 当辊轮支架随旋转轴 2公转时， 旋 转辊轮一方面绕旋转轴 2旋转， 一方面又在离心力的作用下又绕销轴自 转， 此时旋转辊轮与安装在破碎腔壁上的定刀之间 的间隙则时大时小， 物料通过此间隙时则受到旋转辊轮与定刀之间 的冲击、 剪切、 挤压、 弯 曲， 各种不同材质的物料进行分离并分别卷实， 然后由刮料板将分离后 的物料卸出。 同时物料在破碎过程中产生的粉尘由风机从负 压粉尘出口 收集并过滤后环保排出。

参见图 6， 筒式除铁器结构为： 在机架内安装有不锈钢滚筒， 不锈钢 滚筒内壁安装有小半边圆弧形永磁磁性材料 , 进料边沿不锈钢滚筒上部 的切线方向安装， 机架下部前后分别具有非磁性物料出口和磁性 物料出 D。

原理： 当物料流经筒式除铁器时， 铁及铁的氧化物杂质在永磁磁性 材料磁场力的作用下被吸附于不锈钢滚筒表面 并随滚筒顺时针转动， 当 转动至脱离磁场作用区时， 受重力作用， 从不锈钢滚筒表面脱落并从铁 磁性物料出口处掉至运载小车。 其余非磁性物料只受重力作用直接从非 磁性物料出口排出， 实现物料的自动除铁。 整个过程连续不断的进行， 系统稳定可靠。

参见图 7、 图 8， 涡电流分选机结构为： 在机架上安装有第一电机及 由第一电机带动高速旋转的高强永磁材料滚筒 ， 与此同时， 机架上还安 装有第二电机及由第二电机带动的皮带滚筒及 输送皮带， 输送皮带置于 高强永磁材料滚筒上方， 在输送皮带末端下方的机架前后位置分别安装 有色金属出口和非金属物质出口。

涡电流分选机是利用物质导电性不同的一种分 选技术， 其分选原理' 是利用电机 2 带动高强永磁材料滚筒高速旋转， 产生一个具有交替变化 的磁场， 当具有电导度性能的有色金属通过电机 1 带动的皮带输送至高 强永磁材料滚筒时， 会在有色金属内感应出涡电流。 此涡电流本身会产 生交替变换的磁场并与高强永磁材料滚筒转动 所产生的磁场方向相反， 此时有色金属则会因磁场的相斥作用而沿其输 送方向跳出来， 从有色金 属出口排出。 非金属物料剩在输送带上， 从皮带末端落下， 由非金属物 质出口排出， 因而与其他玻璃， 塑料等非金属物质分离开来， 达到分选 的目的。

本发明安全系统组成：

1.生产线设置独立的安全电控拒，对双轴撕碎� ��、 辊轮破碎机及防爆 除尘器等区域的环戊烷气体浓度、聚氨酯粉尘 浓度及温度实施监测报警、 自动喷雾除尘、 自动氮气保护、 围房内通风 /排风系统控制、 急停控制、 主电路合闸控制、 报警及状态显示、 风门监测等。

2.在废旧电水箱贮存区域的异丁烷排放口、 环戊烷气体的室外排放 口区域采取防直接雷、 防雷电波侵入和防雷电感应的措施， 如设置可靠 的避雷针及接地线。

3. 对冰箱拆解及处理车间设置有火灾自动报警系 统及自动喷淋系 统。

4. 对废旧电水箱处理生产线所有设备实施可靠接 地， 防止静电的产 生。

安全控制方法及原理：

1. 为预防废旧电水箱处理区域内环戊烷气体、 异丁烷气体、 聚氨 酯泡

沫粉尘的泄漏及聚集而造成爆炸， 该生产线除手工拆解部分外， 其余所有处理设备全部放置在一封闭围房内， 并设计通风排风装置， 并 进行风压 /流量监测， 通过大风量通风排风稀释环戊烷气体、 异丁烷 气体、聚氨酯泡沫粉尘浓度并确保它们在空气 中的体积浓度低于其爆 炸下限 40%。 同时通风排风系统设置独立的备用电源， 采用双电源切 换箱供电， 末端切换， 以防正常供电系统发生故障时设备仍能继续进 行排风操作。

2. 由于废旧电冰箱在破碎过程中会有大量的粉尘 产生及在破碎 无氟冰箱时会有发泡剂环戊烷等溢出， 因此对双轴撕碎机、 辊轮破碎 机及防爆集尘器区域分别进行环戊烷气体浓度 、聚氨酯粉尘浓度及温 度的连续安全监控，并进行分级报警（分别设 置二级报警及一级报警） 和安全控制。 同时对双轴撕碎机、 辊轮破碎机及防爆集尘器区域的破 碎、 输送及除尘全过程采用氮气保护， 控制氧气含量（体积浓度）低于

8%。

3. 为降低废旧电冰箱在撕碎、 细碎过程及皮带输送过程中聚氨酯泡 沫粉尘的浓度， 设计喷雾除尘装置。 在生产过程中对双轴撕碎机、 辊 轮破碎机及输送带之间持续不断地喷雾。

4. 当系统接收到双轴撕碎机、 辊轮破碎机及防爆集尘器区域环 戊烷气体探头或聚氨酯粉尘探头发出一级报警 信号时，立即打开相关 区域的氮气气控阀门， 对相关区域再次进行喷氮保护。

5. 在围房内处理区域多处安装有急停按钮， 当该生产线出现意 外情况时， 操作工可以按下任意 1个急停按钮， 安全区内的生产线全 部断电、 停机（监测报警系统及通风排风系统电源除外 ）。

6. 整套处理线设计集中报警控制系统， 对所有釆集的数据进行 集中控制及处理。 并配备不间断电源， 在停电等紧急情况下， 确保报 警系统可以正常工作。

7. 为防止静电产生， 该生产线的所有设备及电气控制和通风排 风系统全部都可靠接地。

8. 当贮存采用异丁烷作制冷剂的废旧电冰箱时， 由于异丁烷为易燃 易爆物品， 因此在贮存区域设置围栏， 并在此处严禁任何火源及设置防 直接雷、 防雷电波侵入和防雷电感应的措施。

9. 由于废旧电冰箱在处理过程存在易燃易爆气体 及粉尘， 因此为了 安全生产， 在冰箱^^解及处理车间设置有火灾自动 4艮警系统及自动喷淋 系统。