微波誘導熱解電子廢棄物過程中金屬放電熱效應研究.pdf

1、隨著電子及電器產(chǎn)品的更新?lián)Q代和信息技術的發(fā)展,電子廢棄物已經(jīng)成為我國增長速度最快的固體廢棄物之一,每年境外輸入和境內(nèi)產(chǎn)生總量達3000多萬噸。家庭小作坊式的手工拆解和落后的回收技術造成了嚴重的地區(qū)性重金屬和化學物質(zhì)污染,對我國的環(huán)境及居民身體健康造成嚴重的危害。與此同時,電子廢棄物蘊含的巨大經(jīng)濟價值日益受到人們的重視,很多高校和研究機構都在積極尋找一種綠色高效的處理和資源回收工藝。利用微波誘導熱解電子廢棄物可以充分兼顧電子廢棄物的復雜的

2、成分特性和微波選擇性、整體性加熱的特點,被廣泛認為是一種有潛力的能夠規(guī)模化處置電子廢棄物的資源化技術。在利用微波誘導熱解電子廢物的研究過程中,廢物中的金屬成分在微波輻照下會產(chǎn)生的明顯的放電現(xiàn)象,課題組還發(fā)現(xiàn)熱電偶的插入?yún)^(qū)域溫度會明顯升高、放電后金屬成分的熔融、金屬的加入可以有效強化電子廢棄物的快速熱解等重要試驗現(xiàn)象,但是在國內(nèi)外相關文獻中關于微波場中金屬放電引起的熱效應問題并沒有被提及或做出闡釋。本論文采用透波介質(zhì)剝離研究微波放電的方法

3、系統(tǒng)探索了微波輻照下金屬放電的熱效應作用規(guī)律,并且在試驗基礎上對金屬介入時的電磁場和溫度場進行了模擬研究,進一步揭露了微波誘導熱解電子廢物過程中介質(zhì)吸波與金屬放電的耦合作用機制。首先,論文對微波爐使用過程中的能量利用率進行了表征。根據(jù)能量守恒定律和熱平衡原理,對微波功率、被加熱物體體積、加熱時間和被加熱物體位置對微波爐能量利用率的影響進行了分析,發(fā)現(xiàn)微波功率、物體體積和擺放位置會影響微波爐的電能熱效率,而負載的變化和加熱時間對微波爐電能

4、熱效率影響不大的結論。其次,研究了不同因素對金屬放電熱效應的影響。通過采用金屬加透波介質(zhì)剝離研究了金屬放電的熱效應,依靠離線的水換熱量熱放電和直接紅外測溫相結合的手段對熱量進行了表征,考察了微波功率、加熱時間、金屬數(shù)量、放電氣氛和壓力對金屬放電和熱效應的影響,發(fā)現(xiàn)金屬放電的溫度高達1000℃以上,金屬放電引起的熱效率最高可以達到53%。最后,開展了金屬放電作用的數(shù)值模擬研究。借助Ansys,根據(jù)金屬放電的熱效應特性將微波加熱的溫度場問題