การกำหนดระดับปัจจัยที่เหมาะสมสำหรับเครื่องจักรบดแยกทองแดงออกจากฉนวนหุ้มสายไฟฟ้าใช้แล้ว
Optimization of Factors Levels for Copper Separation from Insulated of Used Electrical Wires by the Granulator
Abstract
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อกำหนดสภาวะการทำงานที่เหมาะสมที่สุดของเครื่องบดแยกทองแดงออกจากฉนวนสายไฟฟ้าใช้แล้ว 3 ขนาด (0.75 1.5 และ 2.5 ตารางมิลลิเมตร) น้ำหนักขนาดละ 1 กิโลกรัม จำนวนขนาดละ 13 ครั้ง เปรียบเทียบกับประสิทธิภาพการคัดแยกด้วยแรงงานคนที่มีประสบการณ์ 2 ปี การออกแบบการทดลองใช้แผนแบบส่วนผสมกลาง (Central Composite Design; CCD) โดยกำหนดให้ความถี่พัดลมเป่าลมและการสั่นสะเทือนเป็นปัจจัยต้นและปริมาณทองแดงที่คัดแยกได้เป็นตัวแปรตอบสนอง ผลการศึกษาพบว่าสภาวะที่เหมาะสมที่สุดให้ค่าฟังก์ชันความพึงพอใจสูงสุด (Maximum Desirability Function) เท่ากับ 1 อย่างสมบูรณ์ในทุกขนาดสายไฟ ซึ่งมีความสอดคล้องกับหลักพลศาสตร์ตามมวลของวัสดุ โดยสายไฟขนาด 0.75 ตารางมิลลิเมตร มีสภาวะที่เหมาะสมคือ ความถี่พัดลม 46 เฮิรตซ์ และการสั่นสะเทือน 37 เฮิรตซ์ สายไฟขนาด 1.5 ตารางมิลลิเมตร คือ ความถี่พัดลม 45 เฮิรตซ์ และการสั่น สะเทือน 39 เฮิรตซ์ และสายไฟขนาด 2.5 ตารางมิลลิเมตร คือ ความถี่พัดลม 45 เฮิรตซ์ และการสั่นสะเทือน 40 เฮิรตซ์ การตั้งค่าสภาวะที่เหมาะสมดังกล่าวสามารถลดความแปรปรวนในกระบวนการ ส่งผลให้เครื่องจักรมีเสถียรภาพและประสิทธิภาพการคัดแยกสูงเทียบเท่าแรงงานคนที่มีความชำนาญ ซึ่งช่วยลดต้นทุนและยกระดับมาตรฐานการจัดการขยะอิเล็กทรอนิกส์ของวิสาหกิจชุมชนได้อย่างเป็นรูปธรรม
This research aimed to determine the optimal operating conditions of a machine for separating copper from discarded electrical wire insulation for three wire sizes (0.75, 1.5 and 2.5 mm²). The experiment utilized 1 kg of wire for each size with 13 experimental runs per size, and the results were compared with the separation efficiency of manual labor with two years of experience. A Central Composite Design (CCD) was employed, with fan frequency and vibration frequency defined as the independent factors and the amount of recovered copper as the response variable. The results indicated that the optimization achieved a maximum desirability function value of 1.00 for all wire sizes, demonstrating consistency with particle dynamics principles based on material mass. Specifically, the optimal settings for the 0.75 mm² wire were a fan frequency of 46 Hz and a vibration frequency of 37 Hz; for the 1.5 mm² wire, a fan frequency of 45 Hz and a vibration frequency of 39 Hz; and for the 2.5 mm² wire, a fan frequency of 45 Hz and a vibration frequency of 40 Hz. Implementing these optimal conditions minimized process variation, resulting in enhanced machine stability and a separation efficiency comparable to that of skilled manual labor. Consequently, operating costs can be reduced, and electronic waste management standards for community enterprises can be substantially improved.
Keywords
[1] Pollution Control Department. (2021). Guidelines for addressing environmental contamination from electronic waste separation (Non-factory cases).1st ed. Bangkok: Active Print Co., Ltd.,. [Online]. Available:https://www.pcd.go.th/publication/14848/ (in Thai).
[2] Center of Excellence for Hazardous Substances and Waste Managemen. (2020). Guidelines for Proper Community-Level Dismantling of Electrical and Electronic Waste Products. 1st ed. Bangkok: Center of Excellence for Hazardous Substances and Waste Management, Manual, [Online]. Available: https://shorturl.asia/AU3lt (in Thai).
[3] A. V. Meshcheryakov, T. P. Dialektova, A. N. Zadiranov, M. Malkova, D. V. Russkih, A. Gapeev, and S. V. Degtyarev, “Development and optimization of the parameters of processing (firing) of cable scrap with PVC insulation by steam gasification,” Metallurgist, vol. 68, pp. 900–912, 2024, doi: 10.1007/s11015-024-01797-0.
[4] H. Kumar, S. Kumagai, T. Kameda, Y. Saito and T. Yoshioka, “One-pot wet ball-milling for waste wire-harness recycling,” Journal of Material Cycles and Waste Management, vol. 23, no. 2, pp. 461–469, 2021, doi: 10.1007/s10163-020-01163-7.
[5] H. Kumar, S. Kumagai, Y. Saito, and T. Yoshioka. “Latest trends and challenges in PVC and copper recovery technologies for End-of-Life thin cables,” Waste Management, vol. 174, pp. 400–410, 2024, doi: 10.1016/j.wasman.2023.12.012.
[6] E. Chicardi, A. Lopez-Paneque, V. H. G. García-Orta, R. E. Sepúlveda-Ferrer, and J. M. Gallardo, “Enrichment methods for metal recovery from waste from electrical and electronic equipment : A brief review,” Metals, vol. 15, no. 2, 2025, Art. no. 140, doi: 10.3390/met15020140.
[7] A. Kaas, T. Mütze, and U. A. Peuker, “Review on zigzag air classifier,” Processes, vol. 10, no. 4, pp. 1–17, 2022, doi: 10.3390/ pr10040764.
[8] M. Wedrychowicz, J. Kurowiak, T. Skrzekut, and P. Noga, “Recycling of Electrical cables–current challenges and future prospects,” Materials, vol. 16, no. 20, 2023, Art. no. 6632, doi: 10.3390/ma16206632.
[9] B. K. Shanmugam, H. Vardhan, M. G. Raj, M. Kaza, R. Sah, and H. Hanumanthappa, “Evaluation of the parametric effects of separation of coal in vibration separator using Plackett–Burman design of experiments,” Transactions of the Indian Institute of Metals, vol. 76, no. 5, pp. 1243–1252, 2023, doi: 10.1007/s12666-022-02842-9.
[10] C.Çelik, C. Arslan, and F. Arslan, “Recycling of waste electrical cables,” Material Science & Engineering International Journal, vol. 3, no. 4, pp. 107–111, 2019, doi: 10.15406/mseij.2019.03.00099.
[11] L. Kwarteng, A. M. Devasurendra, Z. Laskaris, J. Arko-Mensah, A. A. A. Nti, S. Takyi, A. A. Acquah, D. Dwomoh, N. Basu, T. Robins, J. N. Fobil, and S. Batterman, “Occupational exposures to particulate matter and PM2.5 associated polycyclic aromatic hydrocarbons at the Agbogbloshie waste recycling site in Ghana,” Environment International, vol. 158, 2022, Art. no. 106971, doi: 10.1016 /j.envint.2021.106971.
[12] Z. Li, Y. Wang, S. Guo, Z. Li, Y. Xing, G. Liu, R. Fang, Y. Hu, H. Zhu, and Y. Yan, “PM2.5 associated PAHs and inorganic elements from combustion of biomass, cable wrapping, domestic waste, and garbage for power generation,” Aerosol and Air Quality Research, vol. 19, pp. 2502–2517, 2019, doi: 10.4209/aaqr.2019.10.0495.
[13] A. Budiyarto, B. Clarke, and K. Ross, “Overview of waste bank application in Indonesian regencies,” Waste Management & Research, vol. 43, no. 3, pp. 306–321, 2024, doi: 10.1177/0734242X241242697.
[14] J. Xia, S. Liu, B. Zhang, and Y. Chen, “Central Composite Experiment Design (CCD)-Response Surface Method (RSM) to optimize the sintering process of Ti-6Al-4V alloy,” Metals, vol. 11, no. 2, 2021, Art. no. 197, doi: 10.3390/met11020197.
[15] S. Bbumba, M. Kigozi, J. Nabatanzi, I. Karume, C. T. Arum, H. K. Nsamba, I. Kiganda, M. Murungi, J. Ssekatawa, and R. A. Nazziwa. “Response surface methodology : A review on optimization of adsorption studies,” Asian Journal of Chemical Sciences, vol. 14, no. 6, pp. 106–113, 2024, doi: 10.9734/ajocs/2024 /v14i6338.
[16] S. J. S. Chelladurai, M. K., A. P. Ray, M. Upadhyaya, V. Narasimharaj, and G. S., “Optimization of process parameters using response surface methodology : A review,” in Materials Today : Proceedings, vol. 37, pp. 1301–1304, 2021, doi: 10.1016/ j.matpr.2020.06.466.
[17] Z. Chen, X. Xu, M. Pan, H. Deng, Y. Cao, S. Zhao, E. Zhou, and C. Duan, “Effect of vibration and airflow on separation of 6– 1 mm fine coal in compound dry separation bed,” Chemical Engineering Research and Design, vol. 207, pp. 350–360, 2024, doi: 10.1016/j.cherd.2024.06.002.
[18] J.-Y. Zhao, P.-P. Mu, H. Liu, S. B. Chachina, X.-G. Zhang, S.-G. Zhang, and D. Pan, “Extraction and response surface methodology optimization of tungsten and molybdenum from spent fluidized catalytic cracking catalysts,” Tungsten, vol. 7, pp. 268–283, 2025, doi: 10.1007/s42 864-024-00310-z.
[19] K. Barbakadze, W. Brostow, G. Granowski, N. Hnatchuk, S. Lohse, and A. T. Osmanson, “Separation of metal and plastic wastes from wire and cable manufacturing for effective recycling,” Resources, Conservation and Recycling, vol. 139, pp. 251–258, 2018, doi: 10.1016/j.resconrec.2018.06.022.
[20] J. Liu, S. Peng, Y. Xu, H. Xia, and L. Zhang, “Optimization of response surface method-leaching of valuable metal elements in copper-cadmium residue by waste electrolyte and selective enrichment of copper,” Separation and Purification Technology, vol. 376, 2025, Art. no. 133972, doi: 10.1016/j.seppur.2025. 133972.
DOI: 10.14416/j.kmutnb.2026.11.002
ISSN: 2985-2145
Email this article 
Hide
Show all