【摘 要】
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近年来,我国的汽车保有量快速增加,需要报废拆解的车辆数量也相应地逐年增加。汽车轻量化的发展使得聚合物占整车重量的比例越来越高,所以报废汽车聚合物的回收、拆解及材料再利用不仅能节约资源,减少环境污染,此外还可以促进聚合物回收产业的发展,从环境和经济两方面考虑都具有长远的发展意义。高压静电分选作为一种新型的分选技术,由于其具有较宽的粒径处理范围、设备操作简单、能耗低、不涉及水污染及二次处理等优点,因此
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“面向ELV聚合物颗粒群的高压静电绿色分离机理研究”（项目编号:52065304）；
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近年来,我国的汽车保有量快速增加,需要报废拆解的车辆数量也相应地逐年增加。汽车轻量化的发展使得聚合物占整车重量的比例越来越高,所以报废汽车聚合物的回收、拆解及材料再利用不仅能节约资源,减少环境污染,此外还可以促进聚合物回收产业的发展,从环境和经济两方面考虑都具有长远的发展意义。高压静电分选作为一种新型的分选技术,由于其具有较宽的粒径处理范围、设备操作简单、能耗低、不涉及水污染及二次处理等优点,因此在工业中的应用也越来越广泛。论文基于高压静电分选技术,以常用汽车聚合物颗粒为研究对象,对混合聚合物颗粒的荷电及分选展开研究,研究内容及结论如下:（1）基于赫兹理论,分析了聚合物颗粒间碰撞及颗粒与摩擦桶壁碰撞引起的颗粒间的电荷转移和电荷积累现象,建立了聚合物颗粒的摩擦荷电模型以及电荷衰减模型。依据荷电研究理论,分析了颗粒在电场中所受的电场力、重力及空气阻力,构建了颗粒的受力模型,根据受力情况,分别建立带电颗粒在x方向和y方向受力时的二阶微分方程,从而得到了带电聚合物颗粒在静电分选腔内的运动轨迹。（2）利用COMSOL Multiphysics仿真平台,对带电颗粒在静电分选腔的运动轨迹进行了模拟。通过改变静电场电压、电极板间距及电极板倾角三个变量的水平,研究颗粒在两级高压电场中的运动轨迹变化规律。从模拟的结果来看,分离二元混合颗粒时的最优工艺参数为:静电场电压40-50KV,电极间距125mm,电极板倾角为5°-10°;分离三元混合颗粒时的最优工艺参数为:静电场电压40KV,两侧电极板与竖直电极板的间距为160mm,两侧电极板倾角为20°,此工艺参数下得到的颗粒模拟轨迹较为理想。（3）采用单因素和响应曲面优化实验方法开展乘用车聚合物分选实验,以优化后的工艺参数进行的实验结果表明,ABS/PE混合颗粒一级分选后,ABS颗粒的纯度为98.15%,回收率为82.43%,PE颗粒的纯度为95.69%,回收率为85.2%;PA/PP/PE混合颗粒二级分选后,PA颗粒的纯度为98.56%,回收率为96%,PP颗粒的纯度为81.93%,回收率为87.5%,PE颗粒的纯度为86.11%,回收率为73%。综上所述,论文基于高压静电分选技术,开展了乘用车聚合物颗粒在摩擦桶式荷电器中的摩擦荷电理论探索,并构建了聚合物颗粒在两级高压电场中的受力模型,对其在静电分选腔的运动轨迹进行了仿真研究,并基于构建的层叠式两级高压静电分选实验平台对常用汽车聚合物开展分选实验。论文为报废乘用车聚合物的绿色高效分选及高附加值回收再利用提供参考。
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