一种废旧线路板无害化处理方法及装置与流程

本发明涉及废旧线路板回收技术领域，具体涉及一种废旧线路板无害化处理方法及装置。

背景技术：

废旧印刷电路板作为电子废弃物的重要组件，一方面既含有铅、镉、聚氯乙烯塑料、溴化阻燃剂等多种重金属和有害物质，存在潜在的环境污染；另一方面又含有铜、金、银等多种普通金属和稀贵金属，具有较高的回收利用价值。

随着我国可持续发展战略的实施，对环境保护提出了更高的要求，电子垃圾的回收与利用成为多数国家面临的棘手问题。目前我国已成为家用电器的生产和消费大国，仅以年报废更新2％计算，每年淘汰的4大类家用电器就达2000万台，加上在全社会普及使用的更新周期只有2-4年的电脑、手机等高科技电子产品，以及不断涌现的质优价廉的新型家电产品，使得我国家用电器的实际年报废更新已高达2500万台以上。印刷电路板(PCB)作为废旧家电中的关键部件，其回收和资源化问题已成为急需解决的热点问题。另外，截至目前，我国内地有印刷电路板生产企业1000家左右，2006年中国PCB产量为12964万m²，年产值128亿美元，已经成为PCB第一大生产国，生产过程中的大量边角料、报废板的回收也面临重大难题。

废旧印刷电路板是玻璃纤维强化树脂和多种金属的混合物，属典型的电子废弃物，与日俱增的废旧线路板加上生产电路板产生的大量边角废料，如 果不妥善处理和处置，不但会造成有用资源的大量流失，而且会对环境产生严重的危害。传统堆放或填埋的方法，不仅占用大量空间，而且所含的重金属如汞、铬、镉等及高分子有机物在自然条件下很难降解，有害成分会通过水、大气、土壤进入环境，会给人类健康和生态环境造成潜在的、长期的和不可恢复的危害，其中所含的铅是城市废物中铅的第二大来源。“废旧线路板”并不是“废物”，而是有待开发的“第二资源”，具有很高的回收利用价值。电路板中的金属品位相当于普通矿物中金属品位的几十倍至上百倍，金属的含量高达40％，最多的是铜，此外还有金、铝、镍、铅、硅金属等，其中不乏稀有金属；而自然界中的富矿金属含量超不过3％～5％。有统计数据表明，1t废电路板可提炼出300g左右的金。印刷电路板上的焊锡以及塑料等物质，也是可以被回收利用的重要资源。因此，研究开发无害化处理废电路板技术已经成为再生资源领域的重大课题。

对报废的线路板实施有效的处理和资源化回收利用，可以大大减缓对原生资源的消耗，减轻环境污染，对建立资源节约型、环境友好型社会，发展循环经济具有积极的作用和重要的意义。

目前废旧线路板的主要处理技术：火法冶金、湿法冶金、物理法。

火法冶金提取贵金属具有简单、方便和回收率高等特点，但是由于存在有机物在焚烧过程中产生有害气体造成二次污染、其它金属回收率低、处理设备昂贵等缺点；

湿法治金技术是较常用的、从废旧电子产品中提取贵金属的技术，湿法治金技术的基本原理主要是利用贵金属能溶解在硝酸和王水等的特点，将其从废旧电子产品中脱除并从液相中予以回收。与火法相比，湿法治金技术排 放的废气相对较少、提取贵金属后的残留物也易于处理，但产生的废液较多，废液的处理工艺复杂，成本很高。对环境造成一定的潜在威胁

物理处理方法主要包括有机械破碎、空气分选和磁性吸附等多种技术。目前，物理处理方法主要用于金属如铝、铜的回收，如美国利用强力旋流分选机从个人电脑的PCB中回收铝，通过控制进料速度，所得铝精矿的纯度为85％，回收率在90％以上；瑞典利用电动滚筒静电分选机回收铜，通过设计和操作参数优化，所得铜精矿的品位为93％～99％，回收率高达95％～99％。目前国内采用物理处理方法主要是来分离废旧电子产品中的金属和非金属。但上述物理方法只能处理不带元器件的电路板。对于带元器件的电路板因其上面附有各种电子元器件，目前采用的通过熔锡的方法处理元器件的方法，属手工操作，工作效率低，产生的熔锡废气，处理工艺复杂，处理成本较高，对环境产生很大的潜在威胁。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种废旧线路板处理方法及装置，以解决现有的废旧线路板回收效果差，污染严重的问题。

本发明的技术方案如下：

提供一种废旧线路板无害化处理方法，包括以下步骤：

步骤一、破碎：将废旧线路板进行破碎；

步骤二、筛分：将破碎后的废旧线路板进行筛分，筛选出颗粒直径小于20mm～40mm的破碎物料；

步骤三、裂解：将破碎物料送入热解炉进行裂解，破碎物料经裂解后得 到混合金属渣和废气；

步骤四、金属回收：将混合金属渣进行冷却，筛分，筛选出混合金属产品；

步骤五、废气处理：将步骤三的产生的废气进行燃烧、净化、除尘，使其达标排放。

其中，所述步骤三中，破碎物料进入热解炉后，在炉膛内从上到下经过六层裂解室裂解，通过每层设置的耙臂的耙动下，使破碎物料的运动轨迹呈螺旋式下降。

其中，所述六层裂解室中由上至下的温度分别为480～500℃、450～480℃、430～450℃、400～430℃、350～400℃、300～350℃。

其中，所述步骤五中，燃烧为废气经二燃室二次燃烧，温度为900～1150℃，燃烧时间2～5s。

其中，所述步骤五中，还包括稀释步骤，对经过二燃室燃烧过的废气进行鼓风稀释。

其中，对鼓风稀释后的废气喷淋尿素，具体为喷淋质量百分比28％～35％的尿素溶液。

其中，将喷淋完尿素溶液的废气回收热量降温，使废气温度降至180～220℃。

其中，所述步骤五中，还包括向废气中喷洒NaHCO₃粉末。

其中，所述步骤五，还包括向废气中喷洒活性炭。

其中，所述步骤五中，除尘为将废气送入布袋除尘器除尘，然后排出。

本发明的另一发明目的在于：

一种废旧线路板处理装置，包括供料机构、热解炉、金属回收机构和废气处理机构，所述供料机构包括破碎机构和振动筛，所述破碎机构用于向所述振动筛供料，所述振动筛用于向所述热解炉供料，所述热解炉的混合金属渣送入金属回收机构，所述热解炉的废气送入废气回收机构。

其中，所述热解炉包括进料口、炉体、耙臂、主轴、六层裂解室和出料口，所述六层裂解室由上至下排布设置于炉体内，所述进料口设置于炉体的上方，所述出料口设置于所述炉体的下部，所述每层裂解室均设置有耙臂，主轴与所述耙臂驱动连接，所述耙臂用于将物料螺旋向下输送，依次通过六层裂解室，所述供料机构向所述进料口供料，所述热解炉的出料口向所述金属回收机构供料。

其中，所述金属回收机构包括第一螺杆送料器和第二螺杆送料器，所述第一螺杆送料器、第二螺杆送料器均设置有用于冷却液的冷却螺旋，所述冷却螺旋设置有用于风冷冷却液的风冷机构。

其中，所述废气回收机构包括，用于燃烧废气二燃室、用于鼓风稀释、喷淋尿素的废气通道、用于回收热量的余热锅炉、设置有碳酸氢钠粉末喷洒机构和活性炭喷洒机构的烟气通道、布袋除尘器和烟囱，所述废气依次经过二燃室、废气通道、余热锅炉、烟气通道和布袋除尘器经烟囱排出。

本发明的有益效果如下：

采用本发明的处理工艺，通过将电路板破碎及筛选，分选出小颗粒的物料送入热解炉进行裂解，分解出废旧线路板的可回收的金属成分，通过冷却 和筛选，将金属分离，得到金属回收产物，在裂解过程中的废气，通过燃烧、稀释、除尘，使其达标排放，回收效率高，裂解温度能够有效将低熔点的树脂和高熔点的金属进行分离，裂解产生的废气也进行处理，分离效果好，环保无污染。

附图说明

图1是本发明的一种废旧线路板无害化处理方法的流程示意图。

图2是本发明的一种废旧线路板处理装置的结构示意图。

附图标记如下：

1一级破碎机构、2二级破碎机构、3热解炉、4二燃室、

5尿素喷洒机构、6紧急烟囱、7余热锅炉、

8烟气通道、801碳酸氢钠粉末喷洒机构、802活性炭喷洒机构、

9布袋除尘机构、10风机、11烟囱。

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。

实施例一、

一种废旧线路板无害化处理方法，包括以下步骤：

步骤一、破碎、将废旧线路板进行破碎；步骤二、筛选、将破碎后的废旧线路板送入振动筛进行筛分，筛选出颗粒直径小于20mm的破碎物料；步骤三、将破碎物料送入热解炉进行裂解，裂解温度350～500℃，裂解时间 20～40分钟，破碎物料经裂解后得到混合金属渣和废气；步骤四、将混合金属渣进行冷却，送入滚筒筛，进行筛分，筛选出筛上料和筛下料；步骤五、将步骤三的产生的废气进行燃烧、稀释、除尘，使其达标排放。

本发明中的破碎工艺是为了使物料裂解的更为彻底，提高裂解效率，破碎与筛选分为两个部分，预破碎和一次筛选，精细破碎和二次筛选，预破碎将废旧线路板分解，一次筛选筛出40mm以下的物料，然后将大于40mm以上的物料进行重复破碎，精细破碎将一次筛选出的40mm以下的物料进行破碎，然后送入二次筛选装置进行筛分，筛选出20mm以下的物料，送入热解炉内进行高温裂解。

裂解是在热解炉内完成，具体是在氧气供给不充分的情况下(废旧线路板从炉顶部加入到炉膛内，主轴带动每层的耙臂运动，使物料逐层从上往下输送；所述六层中由上至下的温度分别为480～500℃、450～480℃、430～450℃、400～430℃、350～400℃、300～350℃，第一层设置有4个加温点，均布于第一层裂解室的四周，第二层至第六层每层设置有两个加温点，对称分布。

炉膛内设置自上而下温度逐级递减的方式，使得炉膛内自上而下形成负压，由于上层温度高，热的气体向上运动输出，下层气体由于负压也向上运动，同时接受上层的热量传递，逐层上升，这样使得炉内气体不会发生团聚，防止炉内聚气，产生爆炸的危险。

在裂解工艺中，废旧线路板在热解炉中主要发生了如下变化：在高温无氧条件下由较大分子的树脂裂解产生CO、CO₂、烃类及衍生物、芳香族化合物及其衍生物、醚类、酚类等小分子物质，加上废旧线路板中析出的金属 的催化作用，发生C-Cl、C-Br、C-C、N-CH₂、O-CH₂键的断裂，这些小分子都具有较低的沸点，从炉膛内以气体形式排出。

炉内设置的自上而下层式传输的方式，使筛分后的废旧线路板在炉膛内反应时间增长，在各层耙臂的耙动下，推动物料不断的进行运动，废旧线路板中的树脂被不断打散，不能团聚，受热均匀，反应彻底，不易堆积发生板结。

废气处理工艺如下：

废旧线路板在裂解中，产生的废气中含有大量的二噁英，二噁英为致癌物质，先将废气送入二燃室进行燃烧，燃烧温度900～1150℃，高温使得易燃易爆和有毒气体进行燃烧完全；另外，这部分气体的燃烧可以维持二燃室的温度，降低天然气的使用量；

高温燃烧消除了废气中的二噁英，然后高温的烟气被进行鼓风稀释，使废气的温度降至尿素喷淋除氮氧化物的最佳反应温度900℃，同时也降低废气中的氮氧化物、卤化氢等物质的浓度，向废气中喷洒尿素溶液，尿素溶液的浓度为28％～35％，反应较为彻底，有效消除了废气中的氮氧化物、喷洒完毕后，将废气送入余热锅炉回收热量还能够减少二噁英的产生，避免对后续的废气处理产生负荷，高温烟气的输送有严格的要求，在此进行余热回收后，使烟气温度降低到180-220℃，是碳酸氢钠喷射除HCl的最佳反应温度。可以有效节约后续的管道成本，便于废气继续处理，废气降温后，对其喷洒碳酸氢钠粉末和活性炭粉末，中和掉废气中的卤化氢等污染物，同时活性炭粉末也可吸附废气中未完全燃烧的二噁英气体，未燃烧完全或在余热锅炉处重新生成的二噁英气体，具有除臭作用，然后送入布袋除尘器除尘后，达标 排放。

首先二燃室排出的烟气温度在1100度以上，温度较高，从烟气管道材料耐热性方面考虑，首先得进行鼓风进行稀释，以降低烟气温度；鼓风稀释后，烟气温度降低至900度左右，基于NH₃还原氮氧化物的反应动力学方面的考虑，在此温度条件下喷淋尿素，有助于反应进行。

在高温条件下，利用尿素分解产生的NH₃对NO_X进行选择性催化还原，将NO_x还原为N₂和H₂O，主要化学反应如下：

CO(NH₂)₂→NH₃+HNCO

HNCO+H₂O→NH₃+CO₂

NH₃+NO+O₂→N₂+H₂O

NH₃+NO₂→N₂+H₂O

本发明使用了金属回收和废气处理两种工艺，结合使用，极大的提高了废旧线路板的有效物质回收，即贵重金属回收，通过废气处理工艺有效解决了高温裂解电路板所产生的废气，使其能够达到国家标准排放。

实施例2

一种废旧线路板处理装置，如图2所示，包括破碎机构、振动筛、热解炉3、金属回收机构和废气处理机构，所述破碎机构用于向所述振动筛供料，所述破碎机构包括一级破碎机构1和二级破碎机构2，所述一级破碎机构1下方设置有振动筛、所述二次破碎机构下方设置有振动筛，所述振动筛用于向所述热解炉3供料，所述热解炉3的混合金属渣送入金属回收机构，所述热解炉3的废气送入废气回收机构。

采用本发明的处理装置，能够有效将废旧线路板高温裂解，并将金属混合物回收，将废气送入废气回收机构进行处理，使其达标排放。

本发明的尿素溶液还可以是28％、29％、32％、32.5％、35％，尿素溶液的含量是根据废气中的氮氧化物、卤化物的含量进行调整的，尿素喷淋机构里设有调配溶液的储液罐，通过检测废气中的氮氧化物、卤化氢含量，根据含量及时调整尿素溶液的浓度。

所述一级破碎机构1下方设置有孔径为50mm的振动筛，二级破碎机构2下方设置有孔径20mm的振动筛。经过二次破碎机筛分有效增加了供料速度，避免了一次筛分出料较少，耗能大的问题。

具体的，所述热解炉3包括进料口、炉体、耙臂、主轴、六层裂解室和出料口，所述六层裂解室由上至下排布设置于炉体内，所述进料口设置于炉体的上方，所述出料口设置于所述炉体的下部，所述每层裂解室均设置有耙臂，主轴与所述耙臂驱动连接，所述耙臂用于将物料螺旋向下输送，依次通过六层裂解室。

所述金属回收机构包括第一螺杆送料器和第二螺杆送料器，所述第一螺杆送料器、第二螺杆送料器均设置有用于冷却液的冷却螺旋，所述冷却螺旋设置有用于风冷冷却液的风冷机构。

冷却后还有一个紧急出料口，当下游系统设备故障，从紧急出料口出料。

所述废气回收机构包括用于燃烧废气二燃室4、用于鼓风稀释的稀释室、设置有尿素喷淋机构5、余热锅炉7、设置有碳酸氢钠粉末喷洒机构801和活性炭喷洒机构802的烟气通道、除尘机构，所述废气依次经过二燃室4、 稀释室、尿素喷淋机构5、余热锅炉7、烟气通道和布袋除尘机构9排出。

在废气管道壁上设置喷嘴，与之相连接的还有加料、加压、输送装置。

本发明的碳酸氢钠粉末喷洒机构801、活性炭喷洒机构802均可以采用在废气管道上加装喷嘴实现喷洒工序，结构简单易于实现和维护。

本发明还可以在尿素喷洒机构5和余热锅炉7之间设置有紧急烟囱6，由于二燃室出来的高温烟气经过稀释后，仍然具有极高的温度，对后续的机构都会产生较大的压力，当后续的烟气通道8部分出现故障时，可以通过紧急烟囱6将高温烟气排出，避免发生生产事故。

料台、一级破碎机构1、二级破碎机构2、热解炉3之间通过螺旋输送带连通，螺旋输送带设置有盖板；第一螺杆送料器和第二螺杆送料器上加装盖板，送料的位置进行密封设计，使物料从进入生产车间时，到最终分离出混合金属渣，全程密封，无粉尘污染，避免了对于生产环境的污染。

本发明还可以设置负压除尘机构，负压除尘机构设置于螺杆输送带，吸收粉尘。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。