专利名称：废弃线路板水热处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水热处理废弃线路板回收铜箔和玻璃纤维的装置，尤其适合于复合金属与非金属材料改性分离和再生循环利用，属于环境保护与资源综合利用领域的固体废弃物处理新技术应用。
背景技术：
目前，废弃线路板资源化回收方法主要包括机械法、湿法冶金、火法冶金等，其中湿法冶金试剂消耗量大，会产生大量酸渣和废液，会对环境造成二次污染。线路板中含有大量有机物和有机阻燃剂，火法冶金处理过程中有机物燃烧会产生大量有毒有害气体，对环境影响较大。机械处理是运用各组分之间物理性质差异进行分选的方法，包括拆卸、破碎、分选等步骤，分选处理后的物质再经过后续处理可分别获得金属、塑料、玻璃等再生原料，这种处理方法具有成本低，操作简单，不易造成二次污染，易实现规模化等优势，是应用最 为广泛的线路板回收技术。但机械分离受粉碎粒径和分选粒径限制，金属部分与非金属分离不彻底、分离产物需要进一步分体提纯、破碎过程中机械磨损大等缺点。线路板水热改性处理的机理主要分为如下两个方面一是该处理方式不同于热解法中固化环氧树脂完全裂解产生大量有毒和腐蚀性烟气，在水热条件环氧树脂产生轻微脆化裂解现象，避免有毒烟气的产生，而且环氧树脂失去原有韧性，使得线路板更容易破碎分离。另一方面是根据铜箔、玻璃纤维和环氧树脂具有不同的热膨胀和机械热力学特性，在一定温度下利用不同物质热力学差异，会产生不同的形变，进而使得线路板不同物质分层解离。为了克服机械法的缺点，本实用新型设计了一套线路板水热改性处理装置，将废弃线路板水热处理后脆化，从而使铜箔与玻璃纤维整体分离回收，同时将处理过程中产生的气体净化后排放，反应液经分离、中和、净化后循环再利用。
发明内容为解决机械法处理线路板过程中存在的不同组分分离不彻底，分离产物需要进一步分体提纯，破碎设备磨损大等缺点，本实用新型提供一套线路板水热改性解离处理装置，主要目的是对线路板进行水热处理，使线路板不同组分能够充分解离回收，破碎分选后获得颗粒状或片状的金属(铜箔)与棉絮状的非金属(环氧树脂黏附在玻璃纤维表面)，此方法不仅可以得到较高纯度的铜片，同时回收的非金属部分不再是粉末状的玻璃纤维，而是呈棉絮状的玻璃纤维，可以大大提高风选效率。利用该方法不仅可以得到较高纯度的片状铜箔，同时可以回收玻璃纤维；铜箔可以进一步用于回收贵金属，玻璃纤维可以用于回收阻燃剂，然后使用于建材增强材料、树脂增强材料和催化剂载体等领域。本实用新型提供的废弃线路板水热处理装置主要由五部分构成，分别是加热与温控系统，气氛控制系统，压强监测系统、烟气净化系统和油水分离回用系统。其特征在于，釜体为立式筒状结构，釜体外侧设有保温层减少能量损耗。釜体内壁镶嵌有多组高温加热棒和测温装置，并且由加热与温控系统控制升温速率与保温时间。在釜内设有不锈钢物料筐，用以盛放废弃线路板。釜体外接一个气氛控制系统，包括氮气流量控制器和氮气瓶，根据实际处理条件的不同，可方便调整釜体内的气氛(在氮气气氛和空气气氛之间选择)。釜体顶部同时设有一个压强探测器。烟气净化系统设有烟尘过滤网和废气净化滤料，用以过滤气体中的烟尘或异味。抽气泵与气体净化系统相连，用以提供气体流动的的驱动力。反应釜通过底部设有管道与油水分离槽连接，通过重力作用使油水静置分层。油相输送到热解油储存槽中，水相则先输送到酸中和槽添加适量碱实施中和处理，然后输送到过滤槽处理后即可循环利用。上述的加热器及温度控制装置，其温度控制精度在±1°C范围内。本实用新型的有益效果是，经改性处理后，线路板中的环氧树脂脆化失去粘接能力，使得金属铜箔与玻璃纤维在较小外力作用下完全解离，同时产物为粒状铜箔与棉絮状玻璃纤维，再经风选即可将不同组分高效分离回收。本实用新型具备以下的特点I、水热处理反应釜配有气氛控制系统，可根据不同生产要求需要改变釜体气氛降 低处理成本(釜内气氛可分为氮气气氛和空气气氛)。当改性温度低于250°C时，适合用空气气氛。因为在此条件下线路板可能产生轻微裂解现象，产生的蒸汽主要为水蒸气。当保温温度超过250°C后，适合用氮气气氛。此时线路板中的有机组分开始裂解，釜内蒸汽主要为裂解油蒸汽，充入氮气的目的是为了防止裂解油的氧化和有毒气体的生成。2、线路板改性处理过程中会产生热解油与溴化氢气体，溴化氢溶于水中形成氢溴酸。改性处理后热解油与水在常温状态下自动分层，主要成份为苯酚的热解油可作为化工原料回收利用，线路板改性废水经碱中和过滤后可以循环利用。3、线路板经改性处理后，固化环氧树脂失去韧性变为脆性物质，不同组分极易破碎分离，经破碎机破碎后(破碎时间短，只需O. 5 2分钟即可将不同组分充分解离)，所得产物为颗粒状或片状的铜片以及棉絮状的玻璃纤维(未经改性线路板直接机械破碎产物为粉末状)，絮状的玻璃纤维能够显著地提高风力分选的效率，大大增加金属回收率。
图I是废弃线路板水热处理装置结构示意图。图中1-气瓶，2-气体流量控制器，3-压强监测器，4-水热反应釜，5-不锈钢物料筐，6-保温层，7-加热棒，8-温控器，9-气体净化器，10-抽气泵，11-油水分离槽，12-酸中和槽，13-热解油储存槽，14-过滤槽。
具体实施方式
以下结合附图和实例将本实用新型的废弃线路板水热处理反应釜进一步叙述于后，但不能理解为是对本实用新型保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本实用新型的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本实用新型的保护范围。本发明所涉及的一种废弃线路板水热改性解离处理设备，由五部分构成，分别是加热与温控系统、气氛控制系统、压强监控系统、烟气净化系统和油水分离回用系统。其特征在于，釜体(4)为具有立式筒状反应釜，釜体外侧设有保温层(6)以减少能量损耗。釜体内壁镶嵌有多组高温加热棒(7)，并且由加热与温控系统(8)控制升温速率与保温时间。在釜内设有不锈钢物料筐(5)，用以盛放废弃线路板。在釜体顶部设有一个气氛控制系统，包括气体流量控制器(2)和气瓶(I)，根据实际处理条件的不同，可方便调整釜体内的气氛(在氮气气氛和空气气氛之间选择)。水热处理完毕后，烟气在抽气泵的作用下进入到烟气净化系统(9)，烟气净化系统设有烟尘过滤网和废气净化滤料，用以过滤气体中的烟气或异味。抽气泵(10)与气体净化系统(9)相连，用以提供气体流动的的驱动力。反应釜通过底部设有管道与油水分离槽(11)连接，通过重力作用使油水静置分层。油相输送到热解油储存槽中(13)，水相则先输送到酸中和槽(12)添加适量碱盐中和处理，然后输送到过滤槽(14)处理后即可循环利用。上述的加热器及温度控制装置，其温度控制精度在土1°C范围内。实施例I :空气气氛下线路板水热处理如图I所示，将除去表面元器件的废弃线路板放置到不锈钢物料筐(5)中同时 加入一定量水。然后关闭釜门并开启加热与温控系统(8)对釜体加热，保温温度范围在2500C ±5°C之间，保温时间为I小时。线路板在此条件下抗弯强度损失率为94. 2%，重量减少率为10. 8%。保温过程结束后使釜体(4)自然冷却到室温，开启抽气泵(10)净化釜内残 留的异味气体。随后利用抽水泵将釜内水与裂解油一并抽送到油水分离槽(11)静置。油相输送到热解油储存槽中(13)，水相则先输送到酸中和槽(12)添加适量碱盐中和处理，然后输送到过滤槽(14)处理后即可循环利用。随后将改性的线路板取出烘干，经初碎后，放入破碎机破碎，破碎时间为2分钟，破碎后金属部分呈颗粒状或片状，在重力作用下聚集在破碎机底部，而环氧树脂固化的玻璃纤维布则被打散成棉絮状，覆盖在金属颗粒上面。此时金属与非金属的解离度达到96%。最后利用风选将不同组分高效分离回收，铜的品位和回收率分别为90. 6%和98. 7%。分选后的非金属部分可进一步处理，得到洁净的玻璃纤维。实施例2 :氮气气氛下线路板水热处理如图I所示，将除去表面元器件的废弃线路板放置到不锈钢物料筐(5)中同时加入一定量水。开启气氛控制系统(1、2)向釜内充氮气，然后开启加热与温控系统(8)对釜体⑷加热。保温温度范围在400°C ±5°C之间，保温时间为O. 5小时。线路板在此条件下抗弯强度损失率为99.4%。重量减少率为30.2%。保温过程结束后使釜体自然冷却到室温，开启抽气泵(10)净化釜内残留的异味气体。随后利用抽水泵将釜内水与裂解油一并抽送到油水分离槽(11)静置。油相输送到热解油储存槽中(13)，水相则先输送到酸中和槽
(12)添加适量碱中和处理，然后输送到过滤槽(14)处理后即可循环利用。最后将改性的线路板取出烘干，经初碎后，放入破碎机破碎，破碎时间为O. 5分钟，破碎后金属部分呈颗粒状或片状，而去除环氧树脂后的玻璃纤维布则被破碎成丝状，金属与非金属的解离度达到100%。最后利用风选或筛选即可将不同组分高效分离回收，铜的品位和回收率分别为96. 7%和 98. I % ο
权利要求1.废弃线路板水热处理装置，其特征在于装置主要由五部分构成，分别是加热与温控系统，气氛控制系统，压强监测系统、烟气净化系统和油水分离回用系统，具体包括，(I)气瓶，(2)气体流量控制器，(3)压强监测器，(4)水热反应釜，(5)不锈钢物料筐，(6)保温层，(7)加热棒，(8)温控器，(9)气体净化器，(10)抽气泵，(11)油水分离槽，(12)酸中和槽，(13)热解油储存槽，(14)过滤槽；釜体(4)为立式筒状反应釜，釜体外侧设有保温层(6)以减少能量损耗，釜体内壁镶嵌有8组高温加热棒(7)，由温控系统(8)控制升温速率与保温时间，在釜内设有不锈钢物料筐(5)，用以盛放废弃线路板，在釜体顶部设有一个气氛控制系统，包括气体流量控制器(2)和气瓶(I)，根据实际处理条件的不同，可方便调整釜体内的气氛，使其在氮气气氛和空气气氛之间选择，水热处理完毕后，烟气在抽气泵的作用下进入到烟气净化系统(9)，烟气净化系统设有烟尘过滤网和废气净化滤料，用以过滤气体中的烟气或异味，抽气泵(10)与气体净化系统(9)相连，用以提供气体流动的驱动力，反应釜通过底部设有管道与油水分离槽(11)连接，通过重力作用使油水静置分层，油相输送到热解油储存槽中(13)，水相则先输送到酸中和槽(12)添加适量碱盐中和处理，然后输送到过滤槽(14)处理后即可循环利用。
专利摘要本实用新型提供一套废弃线路板水热处理分离铜箔和玻璃纤维的装置，主要由五部分构成加热与温控系统，气氛控制系统，压强监测系统、烟气净化系统和油水分离回用系统。废弃线路板经过该装置处理后，线路板中的环氧树脂脆化失去粘接能力，使得金属铜箔与玻璃纤维在较小外力作用下完全解离，破碎分选后获得颗粒状或片状的金属铜箔与棉絮状的玻璃纤维。本实用新型反应装置具有处理工艺简单、金属分离效率高、能耗低、无环境污染的特点。
文档编号C22C7/00GK202725605SQ20122027981
公开日2013年2月13日 申请日期2012年6月14日 优先权日2012年6月14日
发明者张付申, 邢明飞 申请人:中国科学院生态环境研究中心