CN113528825B - 电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法，该方法包括对电子废弃物及多金属固废分别进行取样并化验分析，根据化验结果进行分类堆放，按照配料协同、造渣协同、热平衡协同及化学反应协同的冶炼要求，确定对应所需辅料配入量；在熔炼炉内通过喷枪鼓入富氧工艺风及天然气进行多元气氛下梯级协同反应；对加入熔炼炉的熔池物料进行氧化与还原后，获得富含有价金属的粗铜熔体及一般固废弃渣。本发明通过在同一熔炼炉内采用多元气氛梯级反应，实现能质协同的熔炼，直接获得富集有价金属且含铜量90％以上的粗铜熔体和含铜量低于0.5％的一般固废弃渣，且“三废”排放优于中国现有排放标准，二噁英排放满足欧盟标准的方法。

Description

电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法

技术领域

本发明属于有价金属回收再利用及清洁处理电子废弃物及多金属固废的冶炼技术领域，具体地涉及一种电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法。

背景技术

随着电子产品飞速发展、更新迭代，电子废弃物的产生量也呈现激增趋势。电子废弃物因其富含贵金属、稀散金属和基本金属等20余种元素，是极为宝贵的“城市矿产”；废线路板作为这些电子产品电子废弃物的主要组成部分，产生量也随之不断增加，其通常含有30％的塑料、30％的非金属无机物以及大约 40％的金属。在自然资源日益匮乏、环境保护不断升级的今天，废线路板减量化、无害化、资源化处理具有十分重要的现实意义。

发达国家对电子废弃物的处理大多都是采用冶炼的工艺，并以铜为载体捕集富集有价金属。经过多年的探索和发展，目前已经形成了两大主体工艺：一是以比利时Umicore公司Hoboken冶炼厂、德国Aurubis公司、日本DOWA小板冶炼厂为代表的浸没式顶吹熔炼工艺；二是以瑞典Boliden 

冶炼厂为代表的卡尔多炉工艺。这些著名的公司都是采用火法熔炼来富集有价金属，但由于市场竞争的形势所迫，有关技术及生产信息完全保密。我国作为世界最大的电子废弃物聚集地，目前国内还尚无具备处理电子废料综合能力的企业，大多数企业仅仅是进行物理拆解-粉碎的前段分离，或辅以落后的熔炼工艺等进行粗犷冶炼，资源回收率低，环境污染日益严重。并且，多金属固废的处理处置方式主要是火法熔炼，熔炼技术包括废杂铜炉渣鼓风炉熔炼－阳极炉精炼二段熔炼技术、废杂铜阳极炉一段熔炼技术，高温还原技术、侧吹炉熔炼技术等，但此类火法熔炼的主要技术缺点是处理成本高、二次污染严重；因此，现有电子废弃物及多金属固废的处理工艺并不符合当下倡导的有价金属回收再利用及环境保护严苛化的理念。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法，通过在同一熔炼炉内采用多元气氛梯级反应，实现能质协同，直接获得富集有价金属的粗铜和含铜量低于预设值的弃渣，且确保电子废弃物完全燃烧，可杜绝熔炼炉内有害物质的产生，实现有价金属回收再利用及清洁冶炼的工艺目的。

该发明提供以下技术方案，一种电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法，包括以下步骤，

S10：对电子废弃物及多金属固废分别进行取样并化验分析，根据化验结果进行分类堆放；按照配料协同、造渣协同、热平衡协同及化学反应协同进行冶金方法，确定电子废弃物及多金属固废混合配比进行能质协同冶炼，以确定对应所需辅料配入量；

S20：待步骤S10分析得到的物料占比组分，及其对应所需辅料配入量的结果，在熔炼炉内进行多元气氛下梯级反应的熔炼造渣；

S30：待步骤S20结束后，对熔炼炉的熔体进行还原，获得层置的含铜量低于预设值的弃渣层和富集有价金属的粗铜熔体层；

S40：待步骤S30结束后，静置预设时间，分类排放含铜量低于预设值的弃渣及富集有价金属的粗铜熔体；

其中，所述步骤S20包括以下具体步骤：

S21：喷枪插入熔炼炉并悬浮于熔池表面或插入渣层预设深度，将空气或富氧空气与天然气的混合气体鼓入熔炼炉内，通过喷枪控制熔炼炉体各区域的含氧率不同，形成Fe-Si-Ca-Al渣型，以完成造渣过程；

S22：加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分及其对应配入量的所需辅料在步骤S21形成的各区域含氧率不同的熔炼炉内进行多元气氛梯级反应，获得含铜量低于预设值的弃渣和富集有价金属粗铜熔体。

相对现有技术的电子废弃物冶炼工艺及多金属固废火法熔炼工艺单独处理工艺，本发明 的有益效果为：采用同一熔炼炉内电子废物及多金属固废协同冶炼，实现冶炼过程中可控制电子废弃物在熔炼炉内不同部位发生多元气氛下梯级反应，直接获得富集有价金属的粗铜和含铜量低于预设值的弃渣；另实现电子废弃物在熔炼炉内充分燃烧，杜绝炉内二噁英产生利用环境保护，且协同利用电子废物的放热性和多金属固废的吸热性进行自热冶炼，实现少量天然气供熔炼炉利于能源节约，达到有价金属回收再利用及清洁冶炼的工艺目的。

较佳地，所述步骤S22包括以下具体步骤：

S221：加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分及其对应配入量的所需辅料从熔炼炉的炉顶入炉至落入熔炼炉的熔池内之前，电子废弃物在下落过程中，其成分中含有的可燃烧物质发生不同程度的燃烧反应，以使熔炼炉炉膛内形成氧化气氛和还原气氛交叉并存的多元气氛状态；与此同时，多金属固废在下落过程中，经过电子废弃物的可燃烧物质产生的不同程度的燃烧反应区域，以使其成分中高含水物质进行梯级的预热与吸热脱水反应。该步骤协同利用电子废物的放热性和多金属固废的吸热性进行自热冶炼，达到少量天然气供熔炼炉利于能源节约。

S222：加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分及其对应配入量的所需辅料落入熔炼炉的熔池内后，不可燃烧的物料占比组分中的杂质金属元素在熔池上层区域熔化，并与配入量的所需辅料发生放热的造渣反应，经熔池反向旋转搅拌动力场传质和传热，以使熔池内氧向上传递，释放的热量向下传递，形成熔池上层处于弱氧化性气氛，熔池下层处于还原性气氛。该步骤使得熔池区域形成氧化气氛和还原气氛交叉并存的多元气氛状态，杜绝熔渣的过氧化，有利于铜液富含有价金属的比例提高，弃渣含铜量比例降低。

并确保炉膛反应时间(加料入口至渣池)大于2s，反应温度不低于1100℃

S223：不可燃烧的物料占比组分中的杂质金属元素在弱氧化性气氛下获得密度更小的含铜量低于预设值的弃渣，以使形成上层的弃渣层；而密度更大的富集有价金属的铜液聚集成粗铜熔体层。

较佳地，所述步骤S221中还包括：

加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分及其对应配入量的所需辅料落至熔炼炉炉膛中部区域时，电子废弃物的高热值可燃烧物质质发生富氧势气氛的燃烧反应，释放大量热能，以使多金属固废中高含水物质进行吸热脱水反应，实现电子废弃物与多金属固废能质协同。

较佳地，所述步骤S22还包括：

加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分落入熔池内时，电子废弃物的可燃烧物质燃烧产生的烟气逐渐上升至熔炼炉炉顶，在烟气上升过程中，烟气中含有的残余可燃烧物质发生不同程度的燃烧反应，该烟气反应区形成氧化气氛和还原气氛交叉并存的多元气氛状态，并确保炉膛反应时间大于预设时间，反应温度不低于预设温度。该步骤使得电子废弃物的可燃烧物质燃烧产生的烟气中残余可燃烧物质进一步燃烧，确保电子废弃物的可燃烧物质在熔炼炉内充分燃烧，杜绝炉内二噁英产生利用环境保护。

较佳地，烟气上升至熔炼炉炉膛中部区域，烟气中残余可燃烧物质发生富氧势气氛的燃烧反应，使得炉内电子废弃物的可燃烧物质充分完全燃烧，释放大量热能。

较佳地，所述步骤S21包括以下具体步骤：

S211：喷枪通过熔炼炉的喷枪口插入熔炼炉并悬浮于熔池表面或插入渣层预设深度；

S212：将空气或富氧空气以多级反向流方式鼓入至喷枪天然气喷射嘴端，以使与天然气形成混合气体；

S213：将步骤S212得到的混合气体以反向流体方式一并鼓入熔炼炉内，通过喷枪控制熔炼炉体各区域的含氧率不同，以使熔炼炉内的熔体以反向旋转搅拌方式进行传热或反应。

较佳地，所述步骤S10包括以下具体步骤：

S11：对不同电子废弃物取样化验分析，并根据化验结果进行分类堆放处理；针对需加入熔炼炉但不符熔炼要求的电子废弃物进行入炉前的预处理分练分类；

S12：对不同多金属固废进行取样化验分析，并根据化验结果进行分类堆放处理；针对需加入熔炼炉但不符熔炼要求的多金属固废进行入炉前的预干燥与混捏处理；

S13：根据选取需入熔炼炉的电子废弃物及多金属固废，根据混合后物料占比组分，确定该物料占比组分对应所需辅料配入量。

较佳地，所述步骤S30包括以下具体步骤：

S31：将喷枪提起并停置于离熔炼炉熔池表面预设距离或插入预设渣层深度处，且呈保温状态；

S32：在喷枪流体吹出过程中不翻动熔池表面的状态下，对熔池进行预设时长的弱还原，以使弃渣与铜液充分澄清分离，获得含铜量低于预设值的弃渣层和富集有价金属的粗铜熔体层。

较佳地，所述步骤S40包括以下具体步骤：

S41：打开熔炼炉上的弃渣排放口，并控制熔炼炉的熔池液位高度保持在预设范围内；针对排出的弃渣进行水淬操作，经水淬处理后的弃渣，以使其含铜量比例低于预设值；

S42：打开熔炼炉上的铜液排放口，并控制熔炼炉的炉底熔池温度控制在预设范围内；当探测棒检测到熔池铜液高度大于预设值，对熔池内的铜液进行排出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法工艺流程框图；

图2为本发明实施例提供的步骤S10具体步骤的工艺流程图；

图3为本发明实施例提供的步骤S20具体步骤的工艺流程图；

图4为本发明实施例提供的步骤S21具体步骤的工艺流程图；

图5为本发明实施例提供的步骤S22具体步骤的工艺流程图；

图6为本发明实施例提供的步骤S30具体步骤的工艺流程图；

图7为本发明实施例提供的步骤S40具体步骤的工艺流程图；

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实施例和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本发明实施例中的具体含义。

在本发明提供的一种电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法，如图1～7所示，该方法包括以下步骤，

S10：对电子废弃物及多金属固废分别进行取样并化验分析，根据化验结果进行分类堆放；选取需加入熔炼炉的电子废弃物及多金属固废，根据混合后物料占比组分，确定该物料占比组分对应所需辅料配入量；本发明中，该步骤包括以下具体步骤：

S11：对不同电子废弃物取样化验分析，并根据化验结果进行分类堆放处理；如有必要，针对需加入熔炼炉但不符熔炼要求的电子废弃物进行入炉前的分类分练预处理。具体实践中，由于回收的电子废弃物存在成分复杂情况，品种繁杂，为了充分利用电子废弃物与多金属固废的配料协同、热量协同、化学反应协同及有价金属与有害金属富集与分离协同，因此需对回收的电子废弃物成分进行取样、化验及分析，并按成分分类堆放处理。当然，回收的电子废弃物的规格、物料品种各异，因此若有必要的话需要在入炉前进行预处理；诸如：电子废弃物为边框条料或块状规格尺寸大于50cm的，需进行破碎剪切处理后入炉，对高压包等元器件进行分练。当回收的块状电子废弃物含有带铝元器件的，需先进行拆铝、分铝处理，在其规格大小在0cm～50cm内，可直接入炉，但需控制冶炼后的渣中含铝量不大于15％。

S12：对不同多金属固废进行取样化验分析，并根据化验结果进行分类堆放处理；如有必要，针对需加入熔炼炉但不符熔炼要求的多金属固废进行入炉前的预干燥混捏处理。具体实践中，同样由于回收的多金属固废存在成分复杂情况，为了充分利用电子废弃物与多金属固废的热量协同，化学反应协同及有价金属与有害金属协同，因此也需对回收的多金属固废成分进行取样、化验及分析，并按成分分类堆放处理。当然，回收的多金属固废的物质状态各异，因此若有必要的话需要在入炉前进行预处理；诸如多金属固废为粉状的进行混捏入炉使用；多金属固废为污泥类含水高的，需配预干燥处理后入炉；多金属固废可以直接作为原料使用入炉，若超过一定规格需进行破碎处理后入炉。

S13：根据选取需入熔炼炉的电子废弃物及多金属固废，根据混合后物料占比组分，确定该物料占比组分对应所需辅料配入量。具体实践中，对入炉电子废物及多金属固废进行预处理和化验分析，根据物料成分确定混合物料配比，本发明旨在利用电子废弃物与多金属固废的热量、化学反应及有价金属与有害金属的协同，充分利用电子废弃物与多金属固废的造渣元素，实现自热冶炼；且以目标渣型为基础，协同利用电子废物及多金属固废中的Fe、SiO₂、CaO等造渣元素，达到降低渣率的目的。另外，根据适宜协同的电子废弃物及多金属固废的混合物料占比组分，计算出对应所需辅料的配入量，以辅助电子废弃物及多金属固废协同冶炼；其中，所需辅料为石灰石、石英石及含铁质物质。

S20：待步骤S10分析得到的物料占比组分，及其对应所需辅料配入量的结果，在熔炼炉内进行多元气氛下梯级反应的熔炼造渣；本发明中，该步骤包括以下具体步骤：

S21：喷枪插入熔炼炉并悬浮于熔池表面或插入渣层100mm，将空气或富氧空气与天然气的混合气体鼓入熔炼炉内，通过喷枪控制熔炼炉体各区域的含氧率不同，形成Fe-Si-Ca-Al渣型，以完成造渣过程。具体实践中，该步骤包括以下工序：

S211：喷枪通过熔炼炉的喷枪口插入熔池表面或插入渣层100mm；

S212：将空气或富氧空气以多级反向流方式鼓入至喷枪天然气喷射嘴端，以使与天然气形成混合气体；

S213：将步骤S212得到的混合气体以反向流体方式一并鼓入熔炼炉内，通过喷枪控制熔炼炉体各区域的含氧率不同，以使熔炼炉内的熔体以反向旋转搅拌方式进行传热或反应。

S22：加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分及其对应配入量的所需辅料在步骤S21形成的各区域含氧率不同的熔炼炉内进行多元气氛梯级反应，获得含铜量低于预设值的弃渣和富集有价金属铜液。具体实践中，该步骤包括以下工序：

S221：加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分及其对应配入量的所需辅料从熔炼炉的炉顶入炉至落入熔炼炉的熔池内之前，电子废弃物在下落过程中，其成分中含有的可燃烧物质发生不同程度的燃烧反应，以使熔炼炉炉膛内形成氧化气氛和还原气氛交叉交替并存的多元气氛状态；与此同时，多金属固废在下落过程中，经过电子废弃物的可燃烧物质产生的不同程度的燃烧反应区域，其因不同程度的燃烧反应，使得熔炼炉的炉膛内各区域所释放的热量各异，以使多金属固废成分中高含水物质进行梯级的吸热脱水反应，通过协同利用电子废物的放热性和多金属固废的吸热性，利用两者的热量协同，进行自热冶炼，达到少量天然气供熔炼炉即可实现冶炼，有利于能源节约。

进一步地，加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分及其对应配入量的所需辅料落至熔炼炉炉膛中部区域时，电子废弃物的高热值可燃烧物质发生富氧势气氛的燃烧反应，释放大量热能，以使多金属固废中高含水物质在此区域进行高效的吸热脱水反应。

S222：加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分及其对应配入量的所需辅料落入熔炼炉的熔池内后，不可燃烧的物料占比组分中的杂质金属元素在熔池上层区域熔化，并与配入量的所需辅料发生放热的造渣反应，经熔池反向旋转搅拌动力场传质和传热，以使熔池内氧向上传递，释放的热量向下传递，形成熔池上层处于弱氧化性气氛，熔池下层处于还原性气氛，使得熔池区域形成氧化气氛和还原气氛交叉并存，杜绝了熔渣的过氧化，抑制了杂质金属氧化物的产生，可控制渣含杂质金属氧化物在1％以下，即可直接获得密度更小的弃渣，使之与铜液形成更大的密度差，促使铜液能更容易、更快的聚集沉淀，使得铜液与弃渣分离更好，有利于粗铜中有价金属比例的提高，弃渣中有价金属比例的降低；其中，本工序中提及的杂质金属元素为Fe、Al等金属元素；

S223：不可燃烧的物料占比组分中的杂质金属元素在强弱氧化性交替多元气氛下获得密度更小的含铜量低于预设值的弃渣，以使形成上层的弃渣层；而密度更大的富集有价金属的铜液聚集沉淀，以使形成铜液层；其中，本工序中弃渣中的含铜料低于0.5％，铜液中富含金、银、镍等有价金属，冶炼附加值大，变废为宝，具有极大的经济效益价值。

进一步地，步骤S22还包括：

加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分落入熔池内时，电子废弃物的可燃烧物质燃烧产生的烟气逐渐上升至熔炼炉炉顶，在烟气上升过程中，烟气中含有的残余可燃烧物质发生不同程度的燃烧反应，该烟气反应区形成强弱氧化气氛和还原气氛交叉并存的多元气氛状态。待烟气上升至熔炼炉炉膛中部区域，烟气中残余可燃烧物质发生富氧势气氛的燃烧反应，使得炉内电子废弃物的可燃烧物质充分完全燃烧，释放大量热能，使得电子废弃物的可燃烧物质燃烧产生的烟气中残余可燃烧物质进一步燃烧，确保电子废弃物的可燃烧物质在熔炼炉内充分燃烧，杜绝炉内二噁英产生利用环境保护，实现大规模环保回收处理电子废弃物；并且，实现少量天然气供热熔炼，并极大减少天然气使用量利用能源节约。

S30：待步骤S20的熔炼造渣结束后，对熔炼炉的熔体进行还原，获得含铜量低于预设值的弃渣层和富集有价金属的粗铜熔体层；本发明中，该步骤包括以下具体步骤：

S31：将喷枪提起并停置于离熔炼炉熔池表面预设距离处，且呈保温状态；其中，喷枪停置于离熔池上表面2m～4m处设置；

S32：在喷枪流体吹出过程中不翻动熔池表面的状态下，对熔池进行预设时长的静置，以使弃渣与铜液充分澄清分离，获得含铜量低于预设值的弃渣层和富集有价金属的粗铜熔体层；其中，在喷枪流体吹出过程中不翻动熔池表面的状态下。

S40：待步骤S30结束后，对熔池静置10min～15min设置，分类排放含铜量低于预设值的弃渣及富集有价金属的粗铜熔体；本发明中，该步骤包括以下具体步骤：

S41：打开熔炼炉上的弃渣排放口，并控制熔炼炉的熔池液位高度保持在预设范围内；针对排出的弃渣进行水淬操作，经水淬处理后的弃渣，以使其含铜量比例低于预设值；其中，弃渣排放口采用氧烧开的方式打开，熔池液位高度保持在500mm～700mm的范围内，弃渣的含铜量比例低于0.5％；

S42：打开熔炼炉上的铜液排放口，并控制熔炼炉的炉底熔池温度控制在预设范围内；当探测棒检测到熔池铜液高度大于预设值，对熔池内的铜液进行排出；其中，铜液排放口采用氧烧开的方式打开，炉底熔池温度控制在1080℃～1220℃之间，熔池铜液高度大于300mm。

实施例一：

本实施例的电子废弃物协同多金属固废冶炼造渣实施过程为：

冶炼造渣初期，即熔炼炉初期备料及升温阶段；具体地，通过皮带将焦率 7％～13％的固废渣按1.5t/h加入速度、电子废弃物按1.5t/h加入速度、以含铜污泥为主的多金属固废按3t/h加入速度及铁质物料0.5t/h加入速度经熔炼炉炉顶的加料口依次加入熔炼炉内；将喷枪通过熔炼炉的喷枪口伸入到炉腔内并伸至且悬浮在熔池表面；打开空气阀及天然气阀，空气以0.1MPa压力及天然气以 0.25MPa压力，且流量按0～200Nm³/h的参数混合经喷枪鼓入熔炼炉内，使得熔炼炉内的可燃混合气体中氧气浓度控制在21％～65％，空气烧嘴点火使可燃混合气体燃烧，控制炉底熔池温度在1040℃以上，且烟气温度控制在1100℃～1300℃之间。

冶炼造渣中期，即正常配料加料过程的熔炼期；具体地，待冶炼造渣初期冶炼20min后，通过皮带将以铜污泥为主的多金属固废按2t/h加入速度、电子废弃物按1t/h加入速度经熔炼炉炉顶的加料口依次加入熔炼炉内进行冶炼，待冶炼20min后，根据所需配入量的石灰石辅料加入熔炼炉炉内，石灰石分解为 CO₂和CaO，CaO、SiO₂和电子废弃物及多金固废内Fe的氧化产物FeO发生造渣反应，形成硅酸盐炉渣；该冶炼造渣中期中，通过控制空气阀及天然气阀，将天然气流量流量按0～50Nm³/h的参数与适配的空气流量混合经喷枪鼓入熔炼炉内，使得熔炼炉内的可燃混合气体中氧气浓度控制在21％～65％，烟气残氧浓度控制在5％～10％，控制烟气温度为1100℃以上，控制炉底熔池温度为1040℃～1250℃。控制熔池液面高度为900mm～1500mm；通过取过程渣样分析，过程控制硅酸盐炉渣成分10％～25％CaO、25％～40％SiO₂、10％～40％FeO、 0.5％～15％Al₂O₃、0.5％～5％MgO。

冶炼造渣后期，即冶炼停料前30min的熔炼期；其中，通过将熔炼炉的熔池液面高度控制在1000mm～1300mm之间，用来判断是否熔炼结束；具体地，停料前30min，开始停止加入以铜污泥为主的多金属固废，停料前15min，停止加入辅料石灰石，并将电子废弃物的加入速度降低至0.1t/h；停料前3min，停止加入水淬渣和电子废弃物，直至加料皮带无物料为止。

冶炼造渣排料期，即熔炼炉排出弃渣及铜液期；具体地，喷枪提出熔池并置于熔池上表面2m～4m处并进行保温，具体高度以喷枪流体不翻动熔池表面为依据，待熔池静置5min～10min，具体时间以熔池内的熔渣层与铜液层充分澄清分离；待渣层与铜液层充分澄清分离后，烧开熔炼炉排放口，并对排出的熔渣进行水淬作业，控制熔池液面排放高度至50mm0～700mm，经水淬获得的弃渣中含铜量为0.45％；且在探测棒检测熔池铜液高度大于300mm，并将炉底熔池温度控制在1080℃～1250℃之间时，对熔池铜液进行排铜作业，获得富集有价金属且铜含量90％以上的的粗铜熔体。

需要说明的是，该电子废弃物协同多金属固废冶炼造渣实施过程采用自主开发NRTS设备(具体详见：专利号ZL 201410647603.0的熔炼炉)进行冶炼，及“三位一体”的烟气处置系统进行烟气处理(具体详见：专利号 ZL201410612457.8的处理电子废料烟气的方法和系统)。

实施例二：

本实施例的电子废弃物协同多金属固废冶炼造渣实施过程为：

冶炼造渣初期，即熔炼炉初期备料及升温阶段；具体地，通过皮带将焦率 7％～13％的水淬渣按2t/h加入速度、电子废弃物按4.5t/h加入速度、以铜污泥为主的多金属固废按7t/h加入速度及铁质物料2.5t/h加入速度经熔炼炉炉顶的加料口依次加入熔炼炉内；将喷枪通过熔炼炉的喷枪口伸入到炉腔内并伸至且悬浮在熔池表面；打开空气阀及天然气阀，空气以0.15MPa压力及天然气以 0.45MPa压力，且流量按0～350Nm³/h的参数混合经喷枪鼓入熔炼炉内，使得熔炼炉内的可燃混合气体中氧气浓度控制在21％～65％，空气烧嘴点火使可燃混合气体燃烧，控制炉底熔池温度在1040℃以上，且烟气温度控制在1100℃～1300℃之间。

冶炼造渣中期，即正常配料加料过程的熔炼期；具体地，待冶炼造渣初期冶炼30min后，通过皮带将以铜污泥为主的多金属固废按5.5t/h加入速度、电子废弃物按2t/h加入速度经熔炼炉炉顶的加料口依次加入熔炼炉内进行冶炼，待冶炼30min后，根据所需配入量的石灰石辅料加入熔炼炉炉内，石灰石分解为CO₂和CaO，CaO、SiO₂和电子废弃物及多金固废内Fe的氧化产物FeO发生造渣反应，形成硅酸盐炉渣；该冶炼造渣中期中，通过控制空气阀及天然气阀，将天然气流量流量按0～300Nm³/h的参数与适配的空气流量混合经喷枪鼓入熔炼炉内，使得熔炼炉内的可燃混合气体中氧气浓度控制在21％～65％，烟气残氧浓度控制在5％～10％，控制烟气温度为1100℃以上，控制炉底熔池温度为1040℃～1250℃。控制熔池液面高度为900mm～1500mm；通过取过程渣样分析，过程控制硅酸盐炉渣成分10％～25％CaO、25％～40％SiO₂、10％～40％FeO、 0.5％～15％Al₂O₃、0.5％～5％MgO。

冶炼造渣后期，即冶炼停料前30min的熔炼期；其中，通过将熔炼炉的熔池液面高度控制在1000mm～1300mm之间，用来判断是否熔炼结束；具体地，停料前30min，开始停止加入以铜污泥为主的多金属固废，停料前15min，停止加入辅料石灰石，并将电子废弃物的加入速度降低至1t/h；停料前3min，停止加入水淬渣和电子废弃物，直至加料皮带无物料为止。

冶炼造渣排料期，即熔炼炉排出弃渣及铜液期；具体地，喷枪提出熔池并置于熔池上表面2m～4m处并进行保温，具体高度以喷枪流体不翻动熔池表面为依据，待熔池静置15min～20min，具体时间以熔池内的熔渣层与铜液层充分澄清分离；待渣层与铜液层充分澄清分离后，烧开熔炼炉排放口，并对排出的熔渣进行水淬作业，控制熔池液面排放高度至500mm～700mm，经水淬获得的弃渣中含铜量为0.48％；且在探测棒检测熔池铜液高度大于300mm，并将炉底熔池温度控制在1080℃～1200℃之间时，对熔池铜液进行排铜作业，获得富集有价金属且铜含量90％以上的粗铜熔体。

实施例三：

冶炼造渣初期，即熔炼炉初期备料及升温阶段；具体地，通过皮带将焦率 7％～13％的固废渣按1.5t/h加入速度、电子废弃物按3t/h加入速度、以铜污泥为主的多金属固废按5t/h加入速度及铁质物料1.5t/h加入速度经熔炼炉炉顶的加料口依次加入熔炼炉内；将喷枪通过熔炼炉的喷枪口伸入到炉腔内并伸至且悬浮在熔池表面；打开空气阀及天然气阀，空气以0.12MPa压力及天然气以 0.3MPa压力，且流量按0～280Nm³/h的参数混合经喷枪鼓入熔炼炉内，使得熔炼炉内的可燃混合气体中氧气浓度控制在21％～65％，空气烧嘴点火使可燃混合气体燃烧，控制炉底熔池温度在1040℃以上，且烟气温度控制在1100℃～1300℃之间。

冶炼造渣中期，即正常配料加料过程的熔炼期；具体地，待冶炼造渣初期冶炼25min后，通过皮带将以铜污泥为主的多金属固废按4t/h加入速度、电子废弃物按1.5t/h加入速度经熔炼炉炉顶的加料口依次加入熔炼炉内进行冶炼，待冶炼25min后，根据所需配入量的石灰石辅料加入熔炼炉炉内，石灰石分解为CO₂和CaO，CaO、SiO₂和电子废弃物及多金固废内Fe的氧化产物FeO发生造渣反应，形成硅酸盐炉渣；该冶炼造渣中期中，通过控制空气阀及天然气阀，将天然气流量流量按0～200Nm³/h的参数与适配的空气流量混合经喷枪鼓入熔炼炉内，使得熔炼炉内的可燃混合气体中氧气浓度控制在21％～65％，烟气残氧浓度控制在5％～10％，控制烟气温度为1100℃以上，控制炉底熔池温度为1040℃以上。控制熔池液面高度为900mm～1500mm；通过取过程渣样分析，过程控制硅酸盐炉渣成分10％～25％CaO、25％～40％SiO₂、10％～40％FeO、0.5％～15％Al₂O₃、 0.5％～5％MgO。

冶炼造渣后期，即冶炼停料前30min的熔炼期；其中，通过将熔炼炉的熔池液面高度控制在1000mm～1300mm之间，用来判断是否熔炼结束；具体地，停料前30min，开始停止加入以含铜污泥为主的多金属固废，停料前15min，停止加入辅料石灰石，并将电子废弃物的加入速度降低至0.6t/h；停料前3min，停止加入水淬渣和电子废弃物，直至加料皮带无物料为止。

冶炼造渣排料期，即熔炼炉排出弃渣及铜液期；具体地，喷枪提出熔池并置于熔池上表面2m～4m处并进行保温，具体高度以喷枪流体不翻动熔池表面为依据，待熔池静置13min～18min，具体时间以熔池内的熔渣层与铜液层充分澄清分离；待渣层与铜液层充分澄清分离后，烧开熔炼炉排放口，并对排出的熔渣进行水淬作业，控制熔池液面排放高度至500～700mm，经水淬获得的弃渣中含铜量为0.43％；且在探测棒检测熔池铜液高度大于300mm，并将炉底熔池温度控制在1080℃～1250℃之间时，对熔池铜液进行排铜作业，获得富集有价金属粗铜熔体。

由以上各实施例可知，本发明实现冶炼过程中可控制电子废弃物在熔炼炉内不同部位发生多元气氛下梯级反应，直接获得富集有价金属且含铜含量90％以上的粗铜熔体和含铜量低于0.5％以下的一般固废弃渣，其中粗铜熔体产品富含金、银、镍等有价金属，冶炼附加值大，具有极大的经济效益价值。

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。

Claims (9)

1.一种电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，包括以下步骤，

S10：对电子废弃物及多金属固废分别进行取样并化验分析，根据化验结果进行分类堆放；按照配料协同、造渣协同、热平衡协同及化学反应协同的冶炼要求，确定电子废弃物及多金属固废混合配比再以目标渣型为基础充分利用电子废弃物与多金属固废中的Fe、SiO₂、CaO造渣元素进行能质协同冶炼，以确定对应所需辅料配入量，其中所需辅料为石灰石、石英石及含铁质物质；

S20：待步骤S10分析得到的物料占比组分，及其对应所需辅料配入量的结果，通过喷枪控制熔炼炉体各区域的含氧率不同，以使电子废弃物及多金属固废的混合物料占比组分和其对应配入量的所需辅料在各区域含氧率不同的熔炼炉内进行多元气氛下梯级反应的熔炼造渣；

S30：待步骤S20的熔炼造渣结束后，对熔炼炉的熔体进行还原，获得层置的含铜量低于预设值的弃渣层和富集有价金属的粗铜熔体层；

S40：待步骤S30结束后，静置预设时间，分类排放含铜量低于预设值的弃渣及富集有价金属的粗铜熔体；

其中，所述步骤S20包括以下具体步骤：

S21：喷枪插入熔炼炉并悬浮于熔池表面或插入渣层预设深度，将空气或富氧空气与天然气的混合气体以反向流体方式一并鼓入熔炼炉内，通过喷枪控制熔炼炉体各区域的含氧率不同，形成Fe-Si-Ca-Al渣型，以完成造渣过程；

S22：加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分及其对应配入量的所需辅料在步骤S21形成的各区域含氧率不同的熔炼炉内进行多元气氛下梯级反应，其中，熔炼炉炉膛内因电子废弃物中含有的可燃物物质发生不同程度燃烧以使多金属固废成分中高含水物质进行梯级的吸热脱水反应，且形成氧化气氛和还原气氛交叉交替并存的多元气氛状态以使可燃物物质燃烧产生的烟气充分燃烧释放热量，以及熔炼炉熔池内因电子废弃物中含有的不可燃烧的物料中的杂质金属元素在熔池上层区域熔化，并与配入量的所需辅料发生放热的造渣反应以使熔池内氧向上及热量向下传递，形成熔池上层处于弱氧化性气氛及熔池下层处于还原性气氛的多元气氛状态，获得含铜量低于预设值的弃渣和富集有价金属的粗铜熔体。

2.根据权利要求1所述的电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，所述步骤S22包括以下具体步骤：

S221：加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分及其对应配入量的所需辅料从熔炼炉的炉顶入炉至落入熔炼炉的熔池内之前，电子废弃物在下落过程中，其成分中含有的可燃烧物质产生不同程度的燃烧反应，以使熔炼炉炉膛内形成氧化气氛和还原气氛交叉并存的多元气氛状态；与此同时，多金属固废在下落过程中，经过电子废弃物的可燃烧物质产生的不同程度的燃烧反应区域，以使其成分中高含水物质进行梯级的预热与吸热脱水反应；

S222：加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分及其对应配入量的所需辅料落入熔炼炉的熔池内后，不可燃烧的物料占比组分中的杂质金属元素在熔池上层区域熔化，并与配入量的所需辅料发生放热的造渣反应，经熔池反向旋转搅拌动力场传质和传热，以使熔池内氧向上传递，释放的热量向下传递，形成熔池上层处于强弱交替的氧化性气氛，熔池下层处于强弱交替的还原性气氛；

S223：不可燃烧的物料占比组分中的杂质金属元素在弱氧化性气氛下获得密度更小的含铜量低于预设值的弃渣，以使形成上层的弃渣层；而密度更大的富集有价金属的铜液聚集成粗铜熔体层。

3.根据权利要求2所述的电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，所述步骤S221中还包括：

加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分及其对应配入量的所需辅料落至熔炼炉炉膛中部区域时，电子废弃物的高热值可燃烧物质发生富氧势气氛的燃烧反应，释放大量热能，以使多金属固废中高含水物质进行吸热脱水反应，实现电子废弃物与多金属固废能质协同。

4.根据权利要求2所述的电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，所述步骤S22还包括：

加入熔炼炉的电子废弃物与多金属固废的物料占比组分落入熔池内时，电子废弃物的可燃烧物质燃烧产生的烟气逐渐上升至熔炼炉炉顶，在烟气上升过程中，烟气中含有的残余可燃烧物质发生不同程度的燃烧反应，该烟气反应区形成氧化气氛和还原气氛交叉并存的多元气氛状态，并确保炉膛反应时间大于预设时间，反应温度不低于预设温度。

5.根据权利要求4所述的电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，烟气上升至熔炼炉炉膛中部区域，烟气中残余可燃烧物质发生富氧势气氛的燃烧反应，使得炉内电子废弃物的可燃烧物质充分完全燃烧，释放大量热能。

6.根据权利要求1所述的电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，所述步骤S21包括以下具体步骤：

S211：喷枪通过熔炼炉的喷枪口插入熔炼炉并悬浮于熔池表面或插入渣层预设深度；

S212：将空气或富氧空气以多级反向流方式鼓入至喷枪天然气喷射嘴端，以使与天然气形成混合气体；

S213：将步骤S212得到的混合气体以反向流体方式一并鼓入熔炼炉内，通过喷枪控制熔炼炉体各区域的含氧率不同，以使熔炼炉内的熔体以反向旋转搅拌方式进行传热或反应。

7.根据权利要求1所述的电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，所述步骤S10包括以下具体步骤：

S11：对不同电子废弃物取样化验分析，并根据化验结果进行分类堆放处理；针对需加入熔炼炉但不符熔炼要求的电子废弃物进行入炉前的预处理分练分类；

S12：对不同多金属固废进行取样化验分析，并根据化验结果进行分类堆放处理；针对需加入熔炼炉但不符熔炼要求的多金属固废进行入炉前的预干燥与混捏处理；

S13：根据选取需入熔炼炉的电子废弃物及多金属固废，根据混合后物料占比组分，确定该物料占比组分对应所需辅料配入量。

8.根据权利要求1所述的电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，所述步骤S30包括以下具体步骤：

S31：将喷枪提起并停置于离熔炼炉熔池表面预设距离或插入预设渣层深度处，且呈保温状态；

S32：在喷枪流体吹出过程中不翻动熔池表面的状态下，对熔池进行预设时长的弱还原，以使弃渣与铜液充分澄清分离，获得含铜量低于预设值的弃渣层和富集有价金属的粗铜熔体层。

9.根据权利要求1所述的电子废弃物协同多金属固废冶炼回收有价金属的方法，其特征在于，所述步骤S40包括以下具体步骤：

S41：打开熔炼炉上的弃渣排放口，并控制熔炼炉的熔池液位高度保持在预设范围内；针对排出的弃渣进行水淬操作，经水淬处理后的弃渣，以使其含铜量比例低于预设值；

S42：打开熔炼炉上的铜液排放口，并控制熔炼炉的炉底熔池温度控制在预设范围内；当探测棒检测到熔池铜液高度大于预设值，对熔池内的铜液进行排出。

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