一种线路板废料处置利用的技术的制作方法

文档序号:10716131
一种线路板废料处置利用的技术的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种线路板废料处置的技术,以线路板废料为原料,经过机械破碎、在1100 ℃~1400 ℃下富氧侧吹熔池熔炼产出富含稀贵金属的粗铜,再经过电解精炼获得金属铜和富含稀贵金属的阳极泥,熔炼烟气经过二次燃烧、急速冷却,抑制了二恶英再次合成,布袋收尘器回收了易挥发锡、铅、锌等金属的氧化物,排空烟气含尘0~15 mg/Nm3。捕集剂可使炉渣含铜低于0.2 %,实现稀贵金属全部回收,炉渣为含硅酸盐的弃渣、可作为水泥厂原料或铺设路基用。本发明使得线路板废料等资源化和利用,实现了多金属有效分离和分别富集回收,有机物质作为燃料用,对环境无二次污染。工艺流程短,具有显著的经济、环保和社会效益。
【专利说明】
一种线路板废料处置利用的技术
技术领域
[0001]本发明涉及火法-湿法联合冶炼工艺技术领域,具体涉及一种线路板废料处置利用的技术。
【背景技术】
[0002]电子废弃物是各种接近其“使用寿命”终点的电子的通称,包括废旧的计算机、移动电话、电视机、VCD机、音箱、复印机、传真机、冰箱、洗衣机等常用电子产品。由于技术进步和价格的下降,这类产品有不少在远未达到实际使用寿命的时候就面临被用户淘汰命运。
[0003]电子废弃物(也包括生产电子线路板所产生的边角废料)的产生量以每年3%?5%的速度快速增长,成为增长速度最快的一类固体废弃物。据有关报告,全球每年产生的电子废弃物多达5000万吨,预计2017年将达到6540万吨。
[0004]目前,中国是一个电子线路板生产大国,就我国电子废弃物年产量约189万吨。预计到2015年,每年仅生产过程中产生的线路板废料大约6万吨。假如只单单提炼其中的金,其中的价值达18亿元。
[0005]对废弃的线路板废料的回收、再利用较早开展的工作,主要表现在对它的所含有金属的回收。其主要方法有三类:
(I)重力选矿技术处理废电路板。该技术基于重力选矿的原理,首先将废板破碎到一定的粒度,然后以水为介质,采用摇床对其进行处理,最终达到铜与玻璃纤维等增强材料分离的目的。
[0006](2 )火法熔炼技术。主要包括了鼓风炉熔炼、卡尔多炉熔炼。火法处理废电路板的优点在于充分利用了废电路板中的玻璃纤维,使其在熔炼过程中起到熔剂的作用,形成稳定的硅酸盐炉渣,解决了湿法处理被动处理玻璃纤维碎肩的问题,最终产物是粗铜锭,含铜量一般在80%?90%之间,含有微量的贵金属。
[0007](3 )焚烧、熔炼工艺处理废电路板。废电路板熔炼过程中对环境的污染物主要来自有机物的燃烧,因此,该技术的重点是在废电路板入炉之前对其进行预处理,将有机物燃烧掉,并对烟气进行有效的处理,消除二恶英对环境的污染,然后再对焚烧料进行熔炼处理。
[0008]根据研究统计,在计算机中所用的主板的主要成分在所含的金属材料方面,各个金属成分分别为:铜66.9 %,锡10.7 %,铁10.3 %,铅7.61 %,金0.11 %,钯0.02 %,其它金属成分4.41 %。线路板废料中所含有的金属种类主要是铜。其含有量在20 %?40 %。在线路板废料的树脂中还含有阻燃剂成分,而阻燃剂主要是含溴素化合物、氧化锑、磷化合物等。在对废弃线路板废料进行铜的精炼回收之前,必须将这些不纯物分离出来,这是保证金属回收过程中安全的关键。在废弃的线路板废料中含有金、钯等贵重金属。在含有金、钯成分的原矿石中,它们的含有量只有10 ppm以下,而金、钯在废弃线路板废料中含量是原矿石中此含量的2?20倍之多。因此开展对金、钯金属的回收再利用具有很大的发展前景。也有研究分析结果显示,I吨随意搜集的电子板卡中,可以分离出143 kg铜,0.5 g黄金,40.8g铁,29.5 g铅,2.0 g锡,18.1 g镍,10.0 g锑。
[0009]电子废弃物不仅数量巨大,而且危害严重,处理不当就会对人和环境造成严重二次危害。废旧家用电器中主要含有6种有害物质:铅、镉、汞、六价铬、聚氯乙烯塑料、溴化阻燃剂。
[0010]电子废弃物的合理处置途径应该是充分实现其资源化利用,使废弃物重新进入人类工业系统内部的“物质一能量循环”体系,减少焚烧、弃置、填埋等增加生态环境负担的处理方式。

【发明内容】

[0011]针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种安全、可靠、稳定地进行线路板废料资源化再利用的火法-湿法联合冶炼工艺技术和设备。本发明的技术在国内首创,解决了二恶英对环境的次生污染问题。
[0012]本发明所要解决的问题是线路板废料的资源化再生和利用,除了回收重金属和贵金属外,其他的树脂、橡胶、塑料及玻璃纤维等也都作为物质能量元素被充分利用。
[0013]为了实现上述目的,本发明技术方案为:
一种线路板废料处置利用的技术,以线路板废料为原料,该技术包括机械破碎、火法熔炼和湿法电解工艺:
(1)对线路板废料用切碎机或旋转破碎机破碎,形成粒度为10cmX1 cm以下的碎片;优选碎片粒度2 cmX2 cm?8 cmX8 cm;
(2)在双侧底吹炉以下简称底吹炉中对线路板废料碎片、煤粉、电炉保温炉渣进行熔炼,保证炉渣渣型稳定;其中,线路板废料中的有机物成分及潜在的能源物质,在高温熔炼过程中,作为燃料使用;
(3)控制底吹炉中的反应产生的烟气温度,采用包括通风和提供足够的空间来保证挥发的有机物完全燃烧,同时回收烟尘,杜绝二恶英的生成;
(4)在熔化物的液面比端墙排渣口高出时,停止加入线路板废料碎片,将炉渣排入保温电炉中保温,排渣结束后恢复加料进行熔炼,重复排渣与加料过程,直到熔化物的液面上涨至排渣口以下100 mm?200 mm时,停止熔炼过程;
(5)炉渣在电炉中保温,为下一炉起炉熔炼时的垫底料;
(6)将喷枪插入熔体,喷入粉煤,进行富氧吹炼,吹炼后得到粗铜,粗铜浇铸成阳极板;优选,吹炼时,保证炉温控制在1200 °C?1250 °C,氧气浓度为40 %?50 %,氧气的吹入压力为 170±20 kPa;
(7)将铜阳极板送电解系统制造电解铜产品,从电解槽中掏出阳极泥送稀贵金属车间回收金、银和铂族金属,富含锡、铅、锌的烟尘及废弃炉渣回收利用。
[0014]进一步,步骤(I)中,所述的线路板废料来源于包括报废的计算机、移动电话、电视机、VCD机、音箱、复印机及传真机产品上拆解的线路板,也包括电子产品加工制造过程中的废弃物。
[0015]进一步,步骤(2)中,熔炼时,煤粉用量12%?25%,在温度1100 °C?1400 °C、富氧浓度20 %?70 %、富氧压力150?190 kPa下焚烧熔炼;当铜口粗铜品位铜大于90%,炉渣进入保温电炉。
[0016]进一步,步骤(2)中,煤粉由炉顶喷吹入炉内,线路板废料由进料仓投入,在1200°C?1250 0C下完全燃烧分解;电炉保温炉中的炉渣为底吹炉排渣口放出的,其中富含硅酸盐和氧化钙,作为再次投料时的垫底炉渣,以保证炉渣渣型稳定。
[0017]进一步,步骤(2)中,将线路板废料碎片以5t/h?50 t/h向炉内连续加入,煤粉用量为投入线路板废料的12 %?25 %,定期检测炉渣中铜、氧化钙和氧化硅的含量,添加捕集剂,捕集剂添加量以保持炉渣铜含量小于0.2 %、稀贵金属全部进入铜基合金中,保持炉渣中氧化钙30 %?35 %、氧化硅在30 %?32 %为标准;当渣型中氧化钙成分降低时补加氧化钙;优选,捕集剂添加量为线路板废料的5 %-15 %。
[0018]进一步,步骤(5)中,配料时将保温电炉炉渣30%?50 %返回底吹炉作为熔剂循环使用,同时配入捕集剂,捕集剂添加量以保持炉渣铜含量小于0.2 %、稀贵金属全部进入铜基合金中,保持炉渣中氧化钙30 %?35 %、氧化硅在30 %?32 %为标准;将电炉中离析出的黑铜返入底吹炉继续熔炼成粗铜;优选,捕集剂添加量为线路板废料的5 %-15 %。
[0019]进一步,所述的底吹炉,其炉床面积4-15m2,炉体下部由铜水套、上部由铁水套组成,风口区位于渣层,炉体顶部烟道与余热锅炉一体化设置,并配置二次燃烧风口。
[0020]进一步,步骤(3)中,底吹炉烟气余热锅炉设二段,分别是炉体顶部二次燃烧烟道、膜式壁辐射室,将烟气温度从1150 °C?1250 °C降至550 °C?680 °C ;
进一步优选,所述的底吹炉烟气在余热锅炉后设置急冷塔,用水喷洒,将烟气温度从550 °C?680 °(:在1.5±0.5秒内降至200 °C以下,防止二恶英再合成;
进一步优选,所述的底吹炉烟气在急冷塔后设置活性炭喷射装置和脉冲布袋除尘器,将残余的二恶英吸附在活性炭上并在布袋除尘器中收集下来,20 %?80 %的烟尘返回继续与新鲜活性炭混合喷射循环使用,剩余部分烟尘作为锡、铅、锌的资源再利用;
进一步优选,所述的底吹炉烟气在布袋除尘器后设置湿式脱硫装置,脱除烟气中的二氧化硫,使二氧化硫排放浓度低于150 mg/Nm3 ;
进一步优选,所述的底吹炉烟气在脱硫塔后设置静电除尘除雾装置进行深度除尘除雾,彻底排除酸雾排放并使排放的烟气中含尘量低于15 mg/Nm3。
[0021]进一步,步骤(4)中,从保温电炉溢出的炉渣经过水淬,作为弃渣外售给水泥制造厂或铺设路基用,得到的黑铜返入底吹炉继续熔炼成粗铜;
优选,所述的线路板废料中玻璃纤维成分可以作为熔炼的造渣剂使用,产生的水淬废弃渣含铜小于0.2 %。
[0022]以上技术中:
将线路板废料碎片中橡胶、树脂、塑料等有机物作为潜在“能源”使用,使其中的碳氢键在富氧和高温条件下完全燃烧,其燃烧是一个放热反应,用以提高和保持底吹炉的温度1100 °c-1400 cCo
[0023]以煤粉作为燃料和还原剂,添加量为12%?25 %,使得线路板废料中有价金属氧化和还原,产生铜基合金熔体,配入捕集剂,用以捕集重金属和贵金属,而锡、铅、锌等易挥发性金属以氧化物进入烟尘,经布袋收尘器回收。
[0024]将线路板废料中玻璃纤维作为底吹炉的一种补充的添加剂,将硅、钙、镁、铁等造渣除去,炉渣经过水淬处理,作为建筑材料使用,炉渣率30 %?40 %,含铜小于0.2 %。
[0025]将底吹炉中炉渣放入保温电炉中,从熔融状态的炉渣中将铜基合金充分离析;保温电炉中炉渣可返回再次投入线路板废料的底吹炉中,配入10 %?30 %氧化钙以捕集线路板废料中玻璃纤维中的二氧化硅成分。
[0026]粗铜熔融体浇铸铜阳极板,含铜品位大于90%。
[0027]本发明有益效果:
I.对线路板废料组分适应性强,备料简单。
[0028]2.底吹炉的高温条件下可保证线路板废料中有机物质充分燃烧,达到99.9 %以上的消解率。
[0029]3.充分利用了线路板废料中潜在的能量元素,节约了能源消耗。
[0030]4.保温电炉可保持炉渣始终处于熔融状态,可循环回炉使用,充分利用了炉渣的潜热,节约了再次起炉的能耗。
[0031]5.利用了线路板废料中玻璃纤维,节约了造渣剂的使用。添加捕集剂可降低炉渣含铜小于0.2 %,使得稀贵金属全部熔入粗铜合金中。
[0032]6.底吹炉顶部设置烟气二次燃烧烟道,使得烟气中有机物成分再次充分燃烧,使二恶英分解。
[0033]7.所需设备简约,占地面积小,投资成本低。
[0034]8.有色金属和稀贵金属回收率高,对环境无二次污染。
【附图说明】
[0035]图1是本发明工艺流程图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合实施例,对本发明作进一步描述,以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
[0037]实施例1:
如图1所示,工艺流程:
(I)将废旧电器(废旧的计算机、移动电话、电视机、VCD机、音箱、复印机、传真机、汽车电子元件等常用电子产品)进行拆解,拣选出线路板废料。
[0038](2)对线路板废料用切碎机或旋转破碎机破碎,形成粒度为2 cmX2 cm?8 cmX8cm的碎片。
[0039](3)按照20:3:7的重量比向12m2双侧底吹炉(以下简称底吹炉)中投入线路板废料碎片、煤粉、电炉保温炉渣。煤粉由炉顶喷吹入炉内,线路板废料由进料仓投入,在1200 0C?1250 °C下燃烧完全分解。电炉保温炉中的炉渣为底吹炉排渣口放出的,其中富含硅酸盐和氧化钙,作为再次投料时的垫底炉渣,以保证炉渣渣型稳定。
[0040](4)将步骤2线路板废料碎片以30 t/h向炉内连续加入,定期检测炉渣中铜、氧化钙和氧化硅的含量,添加捕集剂以保持炉渣铜含量小于0.2 %、稀贵金属全部进入铜基合金中,保持炉渣中氧化钙30 %?35 %、氧化硅在30 %?32 %。当渣型中氧化钙成分降低时补加氧化钙。
[0041](5)重点是控制反应产生的烟气温度,杜绝二恶英的生成。底吹炉炉膛上部的风眼能有效的补充二次风,并有足够的空间保证将挥发的有机物在1200 °C?1250 °(:的温度下完全燃烧。铅和锡一部分进入烟尘,一部分进入炉渣。铁、锰、铝氧化后进入渣中。
[0042](6)底吹炉烟气余热锅炉设二段,分别是炉体顶部二次燃烧烟道、膜式壁辐射室,将烟气温度从1150 °C?1250 °C降至600 °C?680 °C。烟气在余热锅炉后设置急冷塔,用水喷洒,将烟气温度从600 °C?680 °(:在1.5秒内降至200°(:,防止二恶英再合成。
[0043](7)烟气在急冷塔后设置活性炭喷射装置和脉冲布袋除尘器,将残余的二恶英吸附在活性炭上并在布袋除尘器中收集下来,烟尘50 %的量与活性炭粉混合循环使用,剩余50 %量的烟尘作为锡、铅、锌的资源再利用。
[0044](8)烟气在布袋除尘器后设置湿式脱硫装置,脱除烟气中的二氧化硫,使二氧化硫排放浓度O?150 mg/Nm3。
[0045](9)烟气在脱硫塔后设置静电除尘除雾装置进行深度除尘除雾,彻底排除酸雾排放并使排放的烟气中含尘量O?15 mg/Nm3ο
[0046](10)在熔化物的液面比端墙排渣口高出0.3 m?0.5 m时,停止加入线路板废料碎片,先打开排渣口,将炉渣排入保温电炉中保温,排渣结束后,关闭排渣口,恢复加料进行熔炼,重复排渣与加料过程,直到铜面上涨至排渣口以下100 mm?200 mm时,停止熔炼过程。
[0047](11)将喷枪插入熔体,喷入粉煤,进行富氧吹炼,保证炉温控制在1200 °C?1250°C,氧气浓度为40 %?50 %,氧气的吹入压力为170 kPa,吹炼后得到粗铜中铜含量90 %以上。粗铜和炉渣分别从铜口和渣口排除,粗铜浇铸成阳极板。
[0048](12 )从保温电炉溢出的炉渣经过水淬,作为弃渣外售给水泥制造厂或铺设路基用,析出的黑铜返入底吹炉继续熔炼成粗铜。
[0049](13)再次起炉投料时,将保温电炉渣50 %重新返入侧吹底吹炉中作为垫底炉料和熔剂使用,后开始投线路板废料进行熔炼。
[0050](14)将铜阳极板送电解系统制造电解铜产品,从电解槽中掏出阳极泥送稀贵金属车间回收金、银和铂族金属。
[0051 ]本实施例中,处理100吨线路板废料时,可以产出15.6t粗铜阳极板,含铜92%,含镍0.02%,含金3.5g/t ;产出水淬渣35t,烟尘50kg。电解精炼产出阴极铜14.4t,回收阳极泥780kgo
【主权项】
1.一种线路板废料处置利用的技术,以线路板废料为原料,该技术包括机械破碎、火法熔炼和湿法电解工艺,其特征在于, (1)对线路板废料用切碎机或旋转破碎机破碎,形成粒度为10cmX1 cm以下的碎片;优选碎片粒度2 cmX2 cm?8 cmX8 cm; (2)在双侧底吹炉以下简称底吹炉中对线路板废料碎片、煤粉、电炉保温炉渣进行熔炼,保证炉渣渣型稳定;其中,线路板废料中的有机物成分及潜在的能源物质,在高温熔炼过程中,作为燃料使用; (3)控制底吹炉中的反应产生的烟气温度,采用包括通风和提供足够的空间来保证挥发的有机物完全燃烧,同时回收烟尘,杜绝二恶英的生成; (4)在熔化物的液面比端墙排渣口高出时,停止加入线路板废料碎片,将炉渣排入保温电炉中保温,排渣结束后恢复加料进行熔炼,重复排渣与加料过程,直到熔化物的液面上涨至排渣口以下100 mm?200 mm时,停止熔炼过程; (5)炉渣在电炉中保温,为下一炉起炉熔炼时的垫底料; (6)将喷枪插入熔体,喷入粉煤,进行富氧吹炼,吹炼后得到粗铜,粗铜浇铸成阳极板;优选,吹炼时,保证炉温控制在1200 °C?1250 °C,氧气浓度为40 %?50 %,氧气的吹入压力为 170±20 kPa; (7)将铜阳极板送电解系统制造电解铜产品,从电解槽中掏出阳极泥送稀贵金属车间回收金、银和铂族金属,富含锡、铅、锌的烟尘及废弃炉渣回收利用。2.根据权利要求1所述的一种线路板废料处置利用的技术,其特征在于,步骤(I)中,所述的线路板废料来源于包括报废的计算机、移动电话、电视机、VCD机、音箱、复印机及传真机产品上拆解的线路板,也包括电子产品加工制造过程中的废弃物。3.根据权利要求1所述的一种线路板废料处置利用的技术,其特征在于,步骤(2)中,熔炼时,煤粉用量12 %?25 %,在温度1100 °C?1400 °C、富氧浓度20 %?70 %、富氧压力150?190 kPa下焚烧熔炼;当铜口粗铜品位铜大于90 %,炉渣进入保温电炉。4.根据权利要求1所述的一种线路板废料处置利用的技术,其特征在于,步骤(2)中,煤粉由炉顶喷吹入炉内,线路板废料由进料仓投入,在1200 °C?1250 °C下完全燃烧分解;电炉保温炉中的炉渣为底吹炉排渣口放出的,其中富含硅酸盐和氧化钙,作为再次投料时的垫底炉渣,以保证炉渣渣型稳定。5.根据权利要求1所述的一种线路板废料处置利用的技术,其特征在于,步骤(2)中,将线路板废料碎片以5 t/h?50 t/h向炉内连续加入,煤粉用量为投入线路板废料的12 %?25 %,定期检测炉渣中铜、氧化钙和氧化硅的含量,添加捕集剂,捕集剂添加量以保持炉渣铜含量小于0.2 %、稀贵金属全部进入铜基合金中,保持炉渣中氧化钙30 %?35 %、氧化硅在30 %?32 %为标准;当渣型中氧化钙成分降低时补加氧化钙;优选,捕集剂添加量为线路板废料的5 %-15 %。6.根据权利要求1所述的一种线路板废料处置利用的技术,其特征在于,步骤(5)中,配料时将保温电炉炉渣30 %?50 %返回底吹炉作为熔剂循环使用,同时配入捕集剂,捕集剂添加量以保持炉渣铜含量小于0.2 %、稀贵金属全部进入铜基合金中,保持炉渣中氧化钙30%?35 %、氧化硅在30 %?32 %为标准;将电炉中离析出的黑铜返入底吹炉继续熔炼成粗铜;优选,捕集剂添加量为线路板废料的5 %-15 %。7.根据权利要求1所述的一种线路板废料处置利用的技术,其特征在于,所述的底吹炉,其炉床面积4-15 m2,炉体下部由铜水套、上部由铁水套组成,风口区位于渣层,炉体顶部烟道与余热锅炉一体化设置,并配置二次燃烧风口。8.根据权利要求1所述的一种线路板废料处置利用的技术,其特征在于,步骤(3)中,底吹炉烟气余热锅炉设二段,分别是炉体顶部二次燃烧烟道、膜式壁辐射室,将烟气温度从.1150 Γ?1250 cC降至550 Γ?680 °C ; 进一步优选,所述的底吹炉烟气在余热锅炉后设置急冷塔,用水喷洒,将烟气温度从.5500C?680°C在1.5 ±0.5秒内降至200 °C以下,防止二恶英再合成; 进一步优选,所述的底吹炉烟气在急冷塔后设置活性炭喷射装置和脉冲布袋除尘器,将残余的二恶英吸附在活性炭上并在布袋除尘器中收集下来,20 %?80 %的烟尘返回继续与新鲜活性炭混合喷射循环使用,剩余部分烟尘作为锡、铅、锌的资源再利用; 进一步优选,所述的底吹炉烟气在布袋除尘器后设置湿式脱硫装置,脱除烟气中的二氧化硫,使二氧化硫排放浓度低于150 mg/Nm3 ; 进一步优选,所述的底吹炉烟气在脱硫塔后设置静电除尘除雾装置进行深度除尘除雾,彻底排除酸雾排放并使排放的烟气中含尘量低于15 mg/Nm3。9.根据权利要求1所述的一种线路板废料处置利用的技术,其特征在于,步骤(4)中,从保温电炉溢出的炉渣经过水淬,作为弃渣外售给水泥制造厂或铺设路基用,得到的黑铜返入底吹炉继续熔炼成粗铜; 优选,所述的线路板废料中玻璃纤维成分可以作为熔炼的造渣剂使用,产生的水淬废弃渣含铜小于0.2 %。10.—种线路板废料处置利用的技术,以线路板废料为原料,该技术包括机械破碎、火法熔炼和湿法电解工艺,在双侧底吹炉中对线路板废料碎片、煤粉、电炉保温炉渣进行熔炼,保证炉渣渣型稳定;其中,线路板废料中的有机物成分及潜在的能源物质,在高温熔炼过程中,作为燃料使用,其特征在于, 底吹炉烟气余热锅炉设二段,分别是炉体顶部二次燃烧烟道、膜式壁辐射室,将烟气温度从 1150 °C?1250 °C降至550 °C?680 °C ; 进一步优选,所述的底吹炉烟气在余热锅炉后设置急冷塔,用水喷洒,将烟气温度从.550 °C?680 °(:在1.5±0.5秒内降至200 °C以下,防止二恶英再合成; 进一步优选,所述的底吹炉烟气在急冷塔后设置活性炭喷射装置和脉冲布袋除尘器,将残余的二恶英吸附在活性炭上并在布袋除尘器中收集下来,20 %?80 %的烟尘返回继续与新鲜活性炭混合喷射循环使用,剩余部分烟尘作为锡、铅、锌的资源再利用; 进一步优选,所述的底吹炉烟气在布袋除尘器后设置湿式脱硫装置,脱除烟气中的二氧化硫,使二氧化硫排放浓度低于150 mg/Nm3 ; 进一步优选,所述的底吹炉烟气在脱硫塔后设置静电除尘除雾装置进行深度除尘除雾,彻底排除酸雾排放并使排放的烟气中含尘量低于15 mg/Nm3。
【文档编号】C25C1/12GK106086416SQ201610454217
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】叶标, 许国洪, 路永锁, 黄中良
【申请人】江西自立环保科技有限公司
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