本发明涉及工业铜粉生产的技术领域，尤其是基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统。
背景技术：
工业铜粉广泛应用于粉末冶金、电碳制品、电子材料、金属涂料、化学触媒、过滤器、散热管等机电零件和电子航空领域。
印刷线路板(简称pcb)是最基础最活跃的电子部件，是电子产业不可或缺的重要组成部分。联合国的一份报告指出，全球超过1/3的电子产品产自中国，全球70％的电子垃圾也流向中国。2010年，我国pcb产量已占全球pcb市场的38.1％，为世界首位；预计2017年，我国pcb的全球份额将达到44.13％，成为名符其实的pcb制造大国。
印刷线路板加工制造过程中会产生大量的边角余料，印刷线路板的边角余料中含有大量的铜金属，具有极高的经济价值。
现有技术中，印刷线路板的边角余料目前直接卖到冶炼厂进行处理，含铅锡杂质给冶炼带来困难并有重金属污染存在，产品杂质量也较高，纯度低，生产效能低。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统，旨在解决现有技术中制备工业铜粉的不环保，能耗高、产品质量差的问题。
本发明是这样实现的，基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统，用于热解印刷电路板的边角余料中的有机树脂，同时使铜发生氢脆以制备铜粉，包括呈卧状转动布置的回转炉、多级冷却螺旋系统、涡轮粉碎系统以及铜精粉球磨机；所述回转炉置于加热炉中，且所述回转炉与所述加热炉之间形成加热环腔，所述加热环腔内通过燃料燃烧对所述回转炉加热；所述回转炉连接所述多级冷却螺旋系统，所述回转炉加热热解后形成的铜粒通过所述多级冷却螺旋系统螺旋输送且冷却；所述涡轮粉碎系统将多级冷却螺旋系统输送出来的铜粒粉碎，并除去热解后的炭黑；所述铜精粉球磨机将涡轮粉碎系统处理后的铜粒研磨呈工业铜粉；所述回转炉连接有热解油气处理系统，所述热解油气处理系统连通所述回转炉内部，且将所述回转炉内热解过程产生的油气进行回收。
进一步地，所述热解油气处理系统通过管道连通至所述加热炉的加热环腔。
进一步地，所述回转炉的内壁呈平整状，且所述回转炉的内壁上凸设有螺旋结构，所述螺旋结构沿着边角余料在所述回转炉中的进料方向盘旋布置。
进一步地，所述加热炉内活动放置有配重杆，所述配重杆呈卧状布置，所述配重杆沿着所述加热炉的轴向布置。
进一步地，所述回转炉连接有将炉料放入所述回转炉的加料机构，所述加料机构包括用于放置炉料的料仓、用于阻断外界空气进入的星型锁气阀以及用于将炉料放入所述回转炉的螺旋给料机，所述星型锁气阀位于所述螺旋给料机的进料口处。
进一步地，所述基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统还包括用于天然气和热解燃气完全燃烧后产生的烟气进行排放的烟气排放系统。
进一步地，所述烟气排放系统包括与所述加热炉连通的排烟装置、与所述排烟装置连通的空气换热器、与所述空气换热器连通的引风机、与所述引风机连通的喷淋洗涤塔、与所述喷淋洗涤塔连通的排烟机以及用于达标排放的烟囱。
进一步地，所述回转炉还包括测控系统，所述测控系统包括回转炉外温度自控单元、煤气出口温度检测单元、烟气出口温度检测单元、回转炉转速变频调节单元、星型锁气阀变频调节单元、螺旋给料机变频调节单元以及锅炉引风机变频调节单元。
与现有技术相比，本发明提供的基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统，通过在回转炉内放入由废线路板的边角余料风选出的红铜粉，红铜粉中的树脂粉发生热解，热解生成热解气，热解气中包含氢气，氢气在高温环境下与金属铜发生氢脆反应，氢溶于金属铜中，聚合为氢分子，造成应力集中，提高了铜的脆性，便于制备工业铜粉，热解油气处理系统将热解过程中产生的热解气分类回收，可凝结的热解气经冷凝形成热解油被收集起来，不可凝的热解气被完全燃烧掉，不产生二噁英，无毒环保，热解氢脆得到的铜粉经多级冷却螺旋系统逐级进行冷却至室温，将得到的铜粉送至涡轮粉碎系统，彻底分离出活性炭黑，分选出20～100目的铜粉，高目数铜粉经合批机进行抗氧化处理，处理后的各粒级铜粉送至铜精粉球磨机进行超细精铜粉的研磨，最后产出高纯度的超细精铜粉(1000～1250目)，整个过程节能环保，制备的工业铜粉质量好、品位高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统的构成示意图；
图2是本发明实施例提供的基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统的回转炉的平面示意图；
图3是红铜粉的来源过程示意图；
图4是利用本发明实施例提供的基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统制备工业铜粉的工艺流程示意图；
图5是利用本发明实施例提供的红铜粉制备超细精铜粉的工艺流程示意。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
参照图1-5所示，为本发明提供较佳实施例。
热解工业上又称干馏，是将有机物质在隔绝空气的条件下加热或在少量氧气存在的条件下部分燃烧，使之转化成有用的燃料或化工原料的基本热化学过程。当温度达到200～500℃时，废pcb或废漆包线中的树脂基体裂解成气态、液态有机化合物及碳，形成h2、co、co2、ch4等稳定气体，其主要反应原理如方程(1)～(4)所示。
cnhm→xch4+yh2+zc(1)
ch4+h2o→co+3h2(2)
c+h2o→co+h2c(3)
c+co2→2co(4)
式中，m、n、x、y、z为比例分配系数。
所谓氢脆是指溶于金属中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过金属的强度极限，在金属内部形成细小的裂纹，又称白点。氢脆只可防，不可治。氢脆一经产生，就消除不了。
本实施例的原料(炉料)为红铜粉，红铜粉是电路板加工制造过程中产生的边角余料破碎分选后的粉料，电路板的边角余料经机械破碎、摇床分选出以金属(铜为主及其它金属)为主，少量非金属(树脂粉)为辅的金属粉。其来源过程如附图4所示。
本实施例提供的基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统，用于热解印刷电路板的边角余料的有机树脂且使金属铜被氢脆，包括呈卧状转动布置的回转炉111、多级冷却螺旋系统120、涡轮粉碎系统140以及铜精粉球磨机150；回转炉111置于加热炉112中，且回转炉111与加热炉112之间形成加热环腔，加热环腔内通过燃料燃烧对回转炉111加热；回转炉111连接多级冷却螺旋系统120，回转炉111加热热解后形成的铜粒通过多级冷却螺旋系统120螺旋输送且冷却；涡轮粉碎系统140将多级冷却螺旋系统120输送出来的铜粒粉碎，并除去热解后的炭黑；铜精粉球磨机150将涡轮粉碎系统140处理后的铜粒研磨呈工业铜粉；回转炉111连接有热解油气处理系统130，热解油气处理系统130连通回转炉111内部，且将回转炉111内热解过程产生的油气进行回收。
上述提供的基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统，通过在回转炉111内放入由废线路板的边角余料风选出的红铜粉，红铜粉中的树脂粉发生热解，热解生成热解气，热解气中包含氢气，氢气在高温环境下与金属铜发生氢脆反应，氢溶于金属铜中，造成应力集中，提高了铜的脆性，便于制备工业铜粉，热解油气处理系统130将热解过程中产生的热解气分类回收，可凝结的热解气经冷凝形成热解油被收集起来，不可凝的热解气被完全燃烧掉，不产生二噁英，无毒环保，热解氢脆得到的铜粉经多级冷却螺旋系统120逐级进行冷却至室温，将得到的铜粉送至涡轮粉碎系统140，彻底分离出活性炭黑，分选出20～100目的铜粉，高目数铜粉经合批机进行抗氧化处理，处理后的各粒级铜粉送至铜精粉球磨机150进行超细精铜粉的研磨，最后产出高纯度的超细精铜粉(1000～1250目)，整个过程节能环保，制备的工业铜粉质量好、品位高。
本实施例提供的基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统，具有以下优点：
1)环保：热解熔析烧冶技术处理废pcb的边角余料生产的红铜粉，热解产出的油气在密闭体系还原气氛中，避免了二恶英合成与存在的条件，热解油气经冷凝分离净化后，洁净低碳的不可冷凝气体在高温区组织燃烧，有效的杜绝二恶英的产生与存在。热解尾气固体粉尘、硫化物、卤化物等排放是国家排放标准排放量10％以下，二噁英、呋喃排放量是国家标准的1/3以下。
2)节能：红铜粉热解产出的油气，经净化器冷凝分离处理后，有序组织至其它的炉体燃烧，可以至少节省加热50％的热量。
3)资源充分利用：热解氢脆技术处理红铜粉，避免金属的氧化损失，保证金属与活性炭的良好分离。金属回收率大于98％。产出富铜粉(含稀贵金属)。熔析使低熔点铅锡及其合金以金属状态回收，不会氧化扩散到周围环境，同时回收宝贵金属资源。
4)工业铜粉质量好，品位高，杂质少：通过热解氢脆后得到的铜粉具有较好的脆性，便于研磨分选，便于制备工业铜粉，通过涡轮粉碎系统140分选出活性炭黑，最后通过铜精粉球磨机150进行超细精铜粉研磨，最后产出高精度的超细精铜粉。
具体地，回转炉111还包括带动回转炉111转动的传动结构、用于向回转炉111内加入炉料的加料机构113；传动结构带动回转炉111不断进行转动，转动的回转炉111利于铜粉向前推进，并且铜粉不粘结在回转炉111内壁。
加热炉112段回转炉111选用耐热不锈钢310s材料制作，安全使用温度950℃；加热炉112外两端回转炉111选用不锈钢304材料制作，安全使用温度750℃。回转炉111规格φ950*16000*12mm，板厚12mm。
回转炉和加热炉共同构成炉体，炉体还包括进料端密封机构，进料端回转炉111端面板中心处安装螺旋给料机114，设多道石墨盘根压紧密封机构来实现加料端动静密封。进料端密封机构采用碳钢q235材料制作。
炉体还包括出料端罩及出料端密封机构，出料端罩上部设锥形煤气出口，安装硬密封蝶阀。罩体下部设锥形出料口，距离设备基础上平0.8米，高温物料进冷却装置密封冷却。罩体端面板设检修人孔和密封式观察镜。出料端罩由型钢支撑在整体钢底盘上，罩体厚度充分考虑回转炉111受热伸长的影响。出料端罩内衬采用不锈钢304材料制作，其它为碳钢q235材料制作。
出料端罩与回转炉111之间动静密封采取多道填料压紧密封方式，密封机构包括：回转炉111动环、端罩静环、填料压紧环、密封填料、紧固螺栓、压紧弹簧等。压紧环与静环之间、静环与端罩之间采用法兰螺栓压紧连接，在动环和静环之间密封面处填塞多道密封填料，通过压紧环、螺栓、压簧等压紧密封。动环、静环采取精密机械加工，保证装配精度。密封填料选用优质石墨盘根，耐温高、自润滑、耐磨、弹性好，有利于消除动环跳动的影响。密封机构中除密封填料外，采用碳钢q235材料加工。
在回转炉111前后两档支撑滚圈之间设燃气加热炉112，由外部加热回转炉111外壁。加热炉112膛内尺寸：10.50*1.25*1.67米，烧嘴设于回转炉111下部，因为回转炉111在转动，完全能够保证物料受热均匀。沿加热炉112膛长度方向安装7组燃气烧嘴，2只/组，1.5米/组，共14只，单侧布置。
加热炉112炉膛采用耐火纤维内衬，蓄散热量少，炉体外表温度小于50℃。炉体外壳为型钢钢板结构，半圆炉顶，可拆卸，加热炉112体与传动及支撑机构一并安装在整体钢底盘上，可整体调节倾角，外型美观。
出炉体的荒煤气引入回收系统，经除尘、除焦油、风机加压后得到回收煤气，热值约4000kcal/m3，送至加热炉112前作为燃料。按回转炉111进料量3000kg/h计，达到正常保温状态时，热解所产生的回收煤气量约420m3/h，基本能够满足加热炉112所需热负荷的要求。加热炉112冷体启动阶段，采用液化天然气作为启动燃料，热值8500kcal/m3。选用双燃料烧嘴，既可单烧也可混烧，每只烧嘴燃烧能力为15万kcal/h，具有电子点火/火焰检测功能。随着回收煤气量的增加，逐步减少天然气流量，直至停用天然气，只用回收干煤气。
助燃风由1台高压离心风机供给，型号9-26-4.5a，电机116功率7.5kw。炉前天然气进口总管安装总阀、减压阀、电磁阀、压力表，炉前回收煤气进口总管安装总阀、压力表，烧嘴前燃气和助燃风支管分别安装手动调节阀。烧嘴前燃气和助燃风管路单侧布置，以适应烧嘴的安装要求。燃气总管工作压力一般在3-6kpa，助燃风总管压力大于3kpa。
回转炉111内壁不设翻料板为光壁型式，安装螺旋机构。回转炉111加工严格按照设计标准执行，保证同心度。为了增强焊缝强度，筒体外壁环型焊接处焊接外加固筋。由于采取整体钢底盘结构，回转炉111倾角可以整体调整。
物料由进料端加入后，随着回转炉111的转动向出料端移动，经升温、恒温、冷却，直至出料。物料停留时间由回转炉111转速来调整。
热解油气处理系统130通过管道连通至加热炉112的加热环腔；热解油气处理系统130将热解过程中产生的热解气分类回收，可凝结的热解气经冷凝形成热解油被收集起来，不可凝的热解气回流至加热炉112的加热环腔，被完全燃烧掉，不产生二噁英，无毒环保。
本实施例中，回转炉111的内壁呈平整状，且回转炉111的内壁上凸设有螺旋结构，螺旋结构沿着边角余料在回转炉111中的进料方向盘旋布置；这样，炉料不会粘结在回转炉111内壁，螺旋机构使炉料匀速稳定地从进料端移动到出料端，炉料热解充分。
具体地，加热炉112内活动放置有配重杆，配重杆呈卧状布置，配重杆沿着加热炉112的轴向布置；传统的方式是设置翻料板，通过翻料板扬起炉料，但炉料的充填率较低，空气容易进入，无法保证充分的还原环境，不利于热解的进行，同时炉料易粘结在回转炉111内壁，配重杆自由放置在回转炉111内壁，起到松动炉料的作用，炉料不易粘结，也有利于炉料从进料端向出料端的运动。
具体地，传动结构包括形成于回转炉111的外壁的传动大齿圈、与传动大齿圈啮合的小齿轮以及驱动小齿轮转动的电机；回转炉111由前后两档滚圈支撑在两组托轮组上，靠近进料端滚圈处回转炉111外壁镶嵌传动大齿圈，由电机和小齿轮驱动，电机功率为7.5kw，变频调速，调速范围0.5-3r/min，常用1.6r/min。滚圈、齿圈、齿轮、托轮等采用zg310-570铸钢材料加工，与回转炉111装配严格按照设计标准执行。
以上传动及支撑机构连同加热炉112等一并安装在整体钢底盘上，可以整体调整回转炉111倾角。在前后两组托轮组下方整体钢底盘处安装两套丝杠丝母支撑调节机构，借助油压千斤顶调整回转炉111倾角，可调范围为0-3°，安装倾角为1.5°。
本实施例中，回转炉111连接有将炉料放入回转炉111的加料机构113，加料机构113包括用于放置炉料的料仓、用于阻断外界空气进入的星型锁气阀以及用于将炉料放入回转炉111的螺旋给料机114，星型锁气阀位于螺旋给料机114的进料口处。
采取星型锁气阀+螺旋给料机114加料方式，锁气阀安装在给料机进料口上方，能够有效的阻断回转炉111内煤气逸出或外界空气侵入。给料机螺旋管伸入回转炉111内一定距离，避免返料。锁气阀电机116功率1.5kw，变频调速。给料机电机116功率3kw，变频调速。螺旋给料机114安装在整体钢底盘上，能够随回转炉111整体调整倾角。螺旋给料机114内衬采用不锈钢304材料制作，其它为q235碳钢材料制作。上料装置、料仓由用户根据工艺布置配备。
螺旋给料机114使用过程中，一般情况下螺旋管内不会全部充满物料，都有一定的填充率，设想在螺旋管内实现料封不现实。建议在螺旋给料机114进料口上方安装星型锁气阀，能够有效的阻断回转炉111内煤气逸出或外界空气侵入。
本实施例中，基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统还包括用于天然气和热解燃气完全燃烧后产生的烟气进行排放的烟气排放系统160。
具体地，烟气排放系统160包括与加热炉112连通的排烟装置161、与排烟装置161连通的空气换热器162、与空气换热器162连通的引风机、与引风机连通的喷淋洗涤塔、与喷淋洗涤塔连通的排烟机以及用于达标排放的烟囱。
天然气和热解燃气完全燃烧后，产生的烟气从排烟装置161排至空气换热器162，经引风机排至逆向喷淋洗涤塔，至吸附塔中和、除雾、吸附，经排烟机，经烟囱达标排放。
本实施例中，炉体还包括测控系统，测控系统包括回转炉111外温度自控单元、煤气出口温度检测单元、烟气出口温度检测单元、回转炉111转速变频调节单元、星型锁气阀变频调节单元、螺旋给料机114变频调节单元以及锅炉引风机变频调节单元。
(1)回转炉111外温度自控单元
回转炉111外加热炉112温度采取自动控温，共7区，即7组温控回路。每组温控回路由热电偶、pid智能仪表、电动执行阀以及低压电气组成。系统能够实现7点回转炉111外温度的自动控制，炉温可以在安全温度以下任意设定，控温精度小于±10℃。通过有效的控制回转炉111外部温度，完全能够满足回转炉111内物料温度的控制要求。
(2)煤气出口温度检测单元
在出料端罩上部煤气出口处安装1支双金属温度计，用于检测煤气出口温度，现场显示。
(3)烟气出口温度检测单元
在靠近加料端加热炉112顶排烟装置161出口处安装1支双金属温度计，用于检测烟气出口温度，现场显示。
(4)回转炉111转速变频调节单元
回转炉111转速的调节是通过传动减速电机116变频调速来实现的。变频器操作面板引出安装在控制柜面板上，方便操作。
(5)星型锁气阀变频调节单元
星型锁气阀采取电机116变频调速，出料速度与螺旋给料机114加料速度相匹配。变频器操作面板引出安装在控制柜面板上，方便操作。
(6)螺旋给料机114变频调节单元
螺旋给料机114采取电机116变频调速，加料速度与星型锁气阀出料速度相匹配。变频器操作面板引出安装在控制柜面板上，方便操作。加料速度的确定应在试生产阶段，通过摸索逐步增加，不宜过快。
(7)引风机变频调节单元
加热炉112排烟风机采用锅炉引风机变频调速，以加热炉112膛内呈微负压为宜。变频器操作面板引出安装在控制柜面板上，方便操作。
(8)控制柜
以上测控系统的仪表、变频器、低压电气等安装在1台控制柜中，控制柜于炉体旁边就近布置。设备至控制柜之间电线电缆走桥架，热电偶补偿导线采用金属屏蔽导线。
为了炉体的运行安全起见，采取以下安全措施：
a)pid智能仪表具有超温报警功能，一旦回转炉111外加热炉112膛温度超出设定的最高安全温度，仪表将自动减小烧嘴的燃烧能力，直至停止燃料供应，以确保回转炉111的安全，同时发出报警信号。
b)传动电机116带后输出轴，备有手动转轮，当遇到突然停电等事故时，能够实现迅速装配手轮，使回转炉111保持缓慢运转，避免高温变形。
c)为了确保燃气安全，加热炉112前天然气进口总管安装安全切断电磁阀，一旦突然停电，电磁阀将自动关闭燃气总管供应。
d)每只烧嘴前安装电子点火/火焰检测控制器和燃气电磁阀1套，一旦某只烧嘴发生熄火现象，控制器将自动点火，点火失败，将自动关断该只烧嘴的燃气供应，并发出报警信号。
e)按照设备操作规程操作，保证设备在运行过程中不超温、不缺油、不泄漏。
利用基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统处理红铜粉的工艺流程如下：
红铜粉经上料螺旋，送至炉体，通过对炉体的回转炉111外壁进行加热，使炉料从窑头到窑尾的停留时间在1小时以上，保证炉料完全热解，炉料中的铜发生氢脆。热解后的炉料经出料冷却螺旋逐级进行冷却至室温。经破碎机破碎，旋风收尘，布袋收尘，分离出铜粉与活性炭黑。破碎后的铜粉送至涡轮粉碎系统140，彻底分离出活性炭黑，分选出20～100目的铜粉。大部分底目数铜粉经铜粉压块机压块，产出压制铜饼，小部分的高目数铜粉经合批机进行抗氧化处理，处理后的各粒级铜粉送至球磨设备进行超细精铜粉的研磨，最后产出高纯度的超细精铜粉(1000～1250目)。
这其中，热解产出油气，经热解油气处理系统130，分类回收油与气，干净油气接至回转炉111外壁炉膛油气烧嘴，进行完全燃烧。
天然气和热解燃气完全燃烧后，产生的烟气从窑头集烟管，排至空气换热器162，经引风机排至逆向喷淋洗涤塔，至吸附塔中和、除雾、吸附，经排烟机，经烟囱达标排放。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。