废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置及方法，其特征是待处理尾气首先经过活性炭吸附处理，滤除尾气中的固体粉尘、重金属颗粒、部分无机非金属氧化物以及部分有机气体；再将预处理后的尾气通入喷淋塔，使其与喷淋塔中的净化液充分接触，去除预处理气中大部分无机非金属氧化物以及一部分有机气体；最后将喷淋塔顶部排出的尾气通入高温燃烧设备进行燃烧处理，并经燃烧处理设备排放出无污染尾气。本发明有效地解决了废弃印刷电路板回收过程中排放的尾气所造成的二次污染问题，同时部分利用了尾气中可燃气体成分，实现了一定的经济价值。
【专利说明】废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种废弃印刷电路板回收过程中的尾气处理装置及方法。
【背景技术】
[0002]印刷电路板(Printed Circuit Board,简称PCB)是电子电器产品重要组成部分，广泛地应用于各种电子电器设备中。随着中国经济的快速增长，尤其是制造业的迅猛发展，废弃电子电气设备的数量不断增加，废弃印刷电路板的回收已经成为社会面临的一个棘手问题。
[0003]印刷电路板再资源化回收过程中，因其上分布有多种电子元件，需要先将这些电子元件进行拆除。目前公认的最有效的电子元件拆除技术是采用某种方法对PCB板的焊接面进行加热，使以锡-铅合金为焊料的焊点达到熔点温度而熔化；再对PCB板的焊接面施加一定方式的冲击力，使得电子元件的引脚脱离PCB上的焊盘，从而实现电子元件和PCB基板的分离。
[0004]印刷电路板通常是由非金属基材和金属涂层经压制而成，在高温状态(280-320°C )拆除电路板上的电子元件时，PCB板本身和其上的电子元件均会产生大量的烟气，其主要成分包括大量的酸性无机气体、各种有机气体，以及重金属颗粒的烟尘等。这些废气有毒、有害，刺激性大，甚至致癌，直接排放到大气中必定造成严重的环境污染。所以，必须经过适当的处理以实现安全排放。
[0005]国内现有的处理废弃印刷电路板回收过程中尾气的装置和方法主要有:
[0006]1、CN102029282A中公开了一种从废印刷电路板中提取玻璃纤维的尾气处理装置及方法。首先，使废弃印刷电路板的非金属材料在流化床中进行燃烧和高温热分解；然后通过二级旋风分离器进行多级分离获得玻璃纤维；最后，把旋风分离器送出来的尾气输送到高温炉中，进行高温燃烧和处理。该项技术只是针对不含电子元件的PCB光板，其主要目的在于回收玻璃纤维，且仅采用高温燃烧的方式只能处理可燃的有机气体，而不能去除有害的无机气体和金属烟尘。
[0007]2.CN201267747中公开了一种用于对废弃印刷电路板中提取玻璃纤维尾气的液体除尘装置。该装置通过将尾气通入浸在净化液中的扇形分散器，增大尾气与净化液的接触面积，提高尾气的净化程度，并通过置于隔板上方的挡板回流净化液。该技术只是针对废弃PCB板提取玻璃纤维过程中产生的尾气，且仅仅采用液体浸泡的方式只能沉积尾气中的部分固体颗粒，而不能有效去除有害的有机气体以及非常细小的金属烟尘。
【发明内容】
[0008]本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置及方法，针对废弃印刷电路板回收过程中产生尾气的不同特点，合理使用吸附、吸收、溶解、燃烧的方法处理废弃印刷电路板回收过程中产生的尾气，以实现低能耗、低成本和高效率的尾气处理。[0009]本发明为解决技术问题采用如下技术方案:
[0010]本发明废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置的结构特点是:
[0011]设置一喷淋塔，并设置连通在喷淋塔侧壁下部端口上的尾气导入管，连通在喷淋塔顶部端口上的顶部排气管，连通在喷淋塔侧壁上部端口上的净化液导入管，以及连通在喷淋塔底部端口上的液体排出管；设置喷淋塔的外围各单元分别是:
[0012]尾气导入单元，是自所述尾气收集罩的排出口至所述尾气导入管依次设置尾气引风机和活性炭吸附设备；
[0013]净化液供给单元，是在净化液收集储存器中插入净化液导出管，所述净化液导出管通过净化液泵与所述净化液导入管相连通；
[0014]燃烧处理单元，是在所述顶部排气管上设置顶部引风机，所述顶部引风机的排出口接入高温燃烧设备；
[0015]液体回收单元，是在所述液体排出管上接入冷凝器，由所述冷凝器导出的排液管接入过滤器，所述过滤器的滤液回收在所述净化液收集储存器中。
[0016]本发明废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置的结构特点也在于:
[0017]所述喷淋塔是用于除去尾气中无机非金属氧化物，包括含有N元素或S元素的氧化物，也包括含有Cl或Br卤族元素的物质。
[0018]设置尾气引风机和顶部引风机的气流量为500?10000m3/h，风压为I?lOOkPa。
[0019]设置所述活性炭吸附设备的直径为100?1000mm，高度为200?1000mm。
[0020]所述活性炭吸附设备中装有均匀分布的活性炭颗粒，所述活性炭颗粒的直径为
0.1?20mm，活性炭颗粒上的微孔直径不小于20X l0.m。
[0021]应用在所述喷淋塔中的净化液是0H_浓度为0.1?lOmol/L的强碱溶液，包括NaOH溶液。
[0022]所述过滤器为多层布带或滤袋。
[0023]所述高温燃烧设备是用于处理包括:含有C、H和O元素的烷烃、烯烃类物质，苯类物质，苯酚类物质，以及呋喃和二噁英有机物，设置炉内温度不低于800°C。
[0024]本发明废弃印刷电路板回收过程中尾气处理方法的特点是按如下过程进行:
[0025]第一步:待处理尾气首先经过活性炭吸附处理，滤除尾气中的固体粉尘、重金属颗粒、部分无机非金属氧化物以及部分有机气体，排出预处理尾气；
[0026]第二步:将所述预处理尾气通入喷淋塔，使预处理尾气与喷淋塔中的净化液充分接触，去除预处理尾气中大部分无机非金属氧化物以及一部分有机气体；
[0027]第三步:将喷淋塔顶部排出的再处理尾气最后通入高温燃烧设备进行燃烧处理，并经燃烧处理设备排放出无污染尾气。
[0028]目前公认的最有效的废弃印刷电路板回收技术中，废弃电子元件的拆解主要采用高温加热的方法，但是在加热的过程中，焊料和电子元件的金属部分会产生含有铅、镉、汞、铬等重金属的刺激性烟尘，重金属烟尘不可燃烧，且难以快速有效地被溶解。另外，印刷电路板的基材主要由树脂和玻璃纤维等材料组成，当基板被加热时，非金属材料会发生分解，释放出刺激性的烟气，包括含N、S等的氧化物，含Cl、Br等的卤族物质，以及含C、H、O元素的烷、烃、苯类物质，苯酚类物质，呋喃和二噁英等有机物。这些刺激性的烟气成分非常复杂，不易回收，但它们含有C、H、0元素，可在高温下进行燃烧，且具有较高的热值。基于这样的理论依据，本发明通过吸附和溶解的方法先将尾气中不可燃烧的固体烟尘和无机气体进行净化处理，再将剩余的有机气体通入高温燃烧设备进行燃烧，回收热值并达标排放。与已有技术相比，本发明有益效果体现在:
[0029]1、本发明集中彻底地处理了废弃印刷电路板加热回收过程中所产生的有毒有害的无机气体、有机气体，以及含有重金属颗粒的烟尘等，整个装置实现了环保排放，无二次污染。
[0030]2、本发明装置采用引风机收集尾气，可使有害烟尘快速被抽走，保证了工作环境中空气的清洁度。
[0031]3、本发明采用活性炭对固体颗粒进行吸附，效果明显，饱和后的活性炭处理起来经济方便。
[0032]4、本发明采用碱性净化液中和酸性无机气体，效果明显，且装置中的碱性净化液在饱和之前可以循环使用。
[0033]5、本发明采用高温燃烧的方法既可以充分利用尾气中的可燃有机气体，又可以分解可能致癌的呋喃和二噁英等有机物质。
[0034]6、本发明中需要定期更换的活性炭和碱性净化液均是常见的工业原料，来源广泛，价格低廉。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为本发明装置结构示意图；
[0036]图中标号:1尾气收集罩，2冷凝器，3尾气引风机，4液体排出管，5活性炭吸附设备，6尾气导入管，7喷淋塔，8顶部排气管，9顶部引风机，10排液管，11高温燃烧设备，12净化液导入管，13净化液泵，14净化液导出管，15净化液收集储存器，16过滤器。
【具体实施方式】
[0037]本实施例中废弃印刷电路板回收过程中尾气处理方法是按如下过程进行:
[0038]第一步:待处理尾气首先经过活性炭吸附处理，滤除尾气中的固体粉尘(如玻璃纤维、碳酸钙等)、重金属颗粒(如含有铅、镉、汞、铬的金属颗粒)、部分无机非金属氧化物(如no2、so2等)以及部分有机气体(如丙酮、苯酚等)，排出预处理尾气；
[0039]本实施例中，尾气收集罩I可连接在废弃印刷电路板回收设备的尾气排气口，或者直接置于熔锡设备上，最大程度地减少逸出到环境中的有害尾气；然后，通过置于活性炭吸附装置前的尾气引风机3收集回收过程产生的尾气，增大尾气与活性炭的接触几率，力口快吸附速度。
[0040]第二步:将预处理尾气通入喷淋塔，使预处理尾气与喷淋塔中的净化液充分接触，去除预处理尾气中大部分无机非金属氧化物(如no2、SO2等)以及一部分有机气体(如苯酚类)；
[0041]本实施例中，预处理尾气由尾气导入管6引入喷淋塔，尾气与碱性净化液进行气液两相充分接触，发生中和反应，尾气经过净化后，再经顶部排气管8排出；净化液经净化液泵增压后在塔顶喷淋而下，最后回流至净化液收集储存器，经过滤器16过滤后循环使用，净化液泵的压力、流量可根据工作状况进行调节。[0042]第三步:将喷淋塔顶部排出的再处理尾气最后通入高温燃烧设备进行燃烧处理，并经燃烧处理排放出无污染尾气。
[0043]本实施例中，高温燃烧设备可以是炼钢炉、窑炉或者其他的专门尾气高温处理设备，设置炉内温度应不低于800°C，经高温燃烧设备燃烧的气体是含有C、H和O元素的烷、烯烃类物质，苯类物质，苯酚类物质，以及呋喃和二噁英等有机物，其特点是成分复杂，但可燃烧，且热值高；最后，由高温燃烧设备排放符合排放标准的气体。
[0044]参见图1，本实施例中废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置的结构形式是:
[0045]设置一喷淋塔7，并设置连通在喷淋塔侧壁下部端口上的尾气导入管6，连通在喷淋塔顶部端口上的顶部排气管8，连通在喷淋塔侧壁上部端口上的净化液导入管12，以及连通在喷淋塔底部端口上的液体排出管4 ;设置喷淋塔7的外围各单元分别是:
[0046]尾气导入单元，是自尾气收集罩I的排出口至尾气导入管6依次设置尾气引风机3和活性炭吸附设备5 ；
[0047]净化液供给单元，是在净化液收集储存器15中插入净化液导出管14，净化液导出管14通过净化液泵13与净化液导入管12相连通；
[0048]燃烧处理单元，是在顶部排气管8上设置顶部引风机9，顶部引风机9的排出口接入高温燃烧设备11;
[0049]液体回收单元，是在液体排出管4上接入冷凝器2，由冷凝器2导出的排液管10接入过滤器16，过滤器16的滤液回收在净化液收集储存器15中。
[0050]具体实施中，相应的设置也包括:
[0051]喷淋塔是用于除去尾气中无机非金属氧化物，包括含有N元素或S元素的氧化物，也包括含有Cl或Br卤族元素的物质，净化液与无机非金属氧化物以及卤族元素物质在喷淋塔内发生中和反应。
[0052]设置尾气引风机3和顶部引风机9的气流量为500?10000m3/h，风压为I?IOOkPa;引风机的气流量和风压可根据工作条件进行合适的调整。
[0053]设置活性炭吸附设备5的直径为100?1000mm，高度为200?IOOOmm ;活性炭吸
附设备5的大小可根据工作条件进行合适的调整。
[0054]活性炭吸附设备5中装有均匀分布的活性炭颗粒，活性炭颗粒的直径为0.1?20mm,炭颗粒上的微孔直径不小于20 X 10_1(lm，以提高对尾气的吸附效率。
[0055]应用在喷淋塔7中的净化液是OH-浓度为0.1?lOmol/L的强碱溶液，包括NaOH溶液；在净化液循环过程中调节冷凝器2，防止净化液温度过高。
[0056]过滤器16为多层布带或滤袋，用于过滤沉淀在净化液中的固体颗粒，防止堵塞净化液循环系统。
[0057]高温燃烧设备11可以是炼钢炉、窑炉或者其他的专门尾气高温处理设备，用于处理包括:含有C、H和O元素的烷烃、烯烃类物质、苯类物质、苯酚类物质，以及呋喃和二噁英等有机物，设置炉内温度不低于800°C。
[0058]为了保持整个装置的有效性，活性炭颗粒和喷淋塔中所使用的净化液需要定期更换。
【权利要求】
1.一种废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置，其特征是: 设置一喷淋塔(7)，并设置连通在喷淋塔侧壁下部端口上的尾气导入管(6)，连通在喷淋塔顶部端口上的顶部排气管(8)，连通在喷淋塔侧壁上部端口上的净化液导入管(12)，以及连通在喷淋塔底部端口上的液体排出管⑷；设置喷淋塔(7)的外围各单元分别是: 尾气导入单元，是自所述尾气收集罩(I)的排出口至所述尾气导入管(6)依次设置尾气引风机(3)和活性炭吸附设备(5)； 净化液供给单元，是在净化液收集储存器(15)中插入净化液导出管(14)，所述净化液导出管(14)通过净化液泵(13)与所述净化液导入管(12)相连通； 燃烧处理单元，是在所述顶部排气管(8)上设置顶部引风机(9)，所述顶部引风机(9)的排出口接入高温燃烧设备(11); 液体回收单元，是在所述液体排出管(4)上接入冷凝器(2)，由所述冷凝器(2)导出的排液管(10)接入过滤器(16)，所述过滤器(16)的滤液回收在所述净化液收集储存器(15)中。
2.根据权利要求1所述的废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置，其特征是:所述喷淋塔是用于除去尾气中无机非金属氧化物，包括含有N元素或S元素的氧化物，也包括含有Cl或Br卤族元素的物质。
3.根据权利要求1所述的废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置，其特征是:设置尾气引风机(3)和顶部引风机(9)的气流量为500~1000OmVh,风压为I~IOOkPa0
4.根据权利要求1所述的废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置，其特征是:设置所述活性炭吸附设备(5)的直径为100~1000mm，高度为200~1000mm。
5.根据权利要求4所述的废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置，其特征是:所述活性炭吸附设备(5)中装有均匀分布的活性炭颗粒，所述活性炭颗粒的直径为0.1~20mm，活性炭颗粒上的微孔直径不小于20X 10_1Qm。
6.根据权利要求1所述的废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置，其特征是:应用在所述喷淋塔(7)中的净化液是0H_浓度为0.1~lOmol/L的强碱溶液，包括NaOH溶液。
7.根据权利要求1所述的废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置，其特征是:所述过滤器(16)为多层布带或滤袋。
8.根据权利要求1所述的废弃印刷电路板回收过程中尾气处理装置，其特征是:所述高温燃烧设备(11)是用于处理包括:含有C、H和O元素的烷烃、烯烃类物质、苯类物质、苯酚类物质，以及呋喃和二噁英有机物，设置炉内温度不低于800°C。
9.一种废弃印刷电路板回收过程中尾气处理方法，其特征是按如下过程进行: 第一步:待处理尾气首先经过活性炭吸附处理，滤除尾气中的固体粉尘、重金属颗粒、部分无机非金属氧化物以及部分有机气体，排出预处理尾气； 第二步:将所述预处理尾气通入喷淋塔，使预处理尾气与喷淋塔中的净化液充分接触，去除预处理尾气中大部分无机非金属氧化物以及一部分有机气体； 第三步:将喷淋塔顶部排出的再处理尾气最后通入高温燃烧设备进行燃烧处理，并经燃烧处理设备排放出无污染尾气。
【文档编号】F23G7/06GK103537181SQ201310535206
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】王玉琳, 齐森, 宋守许, 刘志峰, 刘光复 申请人:合肥工业大学