CN101380638B - 从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的装置及工业化生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的装置及工业化生产工艺，该装置从A引风机(1)至液体除尘器(9)之间顺次连接为电加热器(2)、流化床反应器(5)、第一级旋风分离器(6)、第二级旋风分离器(7)、中频加热器(3)、B引风机(8)，进料器(4)安装在流化床反应器(5)上。该从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的工艺，首先在流化床中进行高温热分解、在旋风分离器中进行多级分离获得玻璃纤维；然后将气体产物在中频加热器中进行高温分解、最后进行急冷碱液吸收除尘处理；可以有力地推动和促进废印刷电路板中非金属材料的广泛利用。采用本发明的工业化生产工艺提取的玻璃纤维可以用于制造各种玻璃纤维复合材料，实现废印刷电路板非金属材料的高附加值回收再利用。

Description

从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的装置及工业化生产工艺
技术领域
本发明涉及一种对废印刷电路板的回收处理与再利用的技术领域，具体涉及对废印刷电路板中的非金属材料进行玻璃纤维的回收处理方法与工业化生产工艺。
背景技术
印刷电路板是电子产品的重要组成部分。但是，随着当前电子产品更新换代的速度加快，也产生了大量的电子垃圾，废印刷电路板的数量也随之增加，如何有效地对废印刷电路板进行资源化回收处理，已经成为当前关系到我国经济、社会和环境发展所面临的一个新课题。
废印刷电路板的物理回收处理方法是目前被广泛采用的环保方法，回收得到的金属材料再利用技术已经很成熟。但采用这种处理方法在回收金属材料的同时，还会产生大量的非金属材料，这些非金属材料主要为玻璃纤维和树脂的混合材料。这种非金属材料如果不能被再利用，它不但会导致资源的浪费，而且还会对环境造成有害影响。对经粉碎处理后的废印刷电路板中的非金属材料进行提取玻璃纤维材料，可以有力地推动和促进废印刷电路板的广泛回收利用。同时对经粉碎处理后的废印刷电路板中的非金属材料进行提取玻璃纤维材料，将产生高的附加值。因此，对废印刷电路板中的非金属材料的资源化再利用，必将会为废印刷电路板资源化再利用起到积极的推广作用和指导作用。
目前，采用物理方法回收处理废印刷电路板(即先通过粉碎，然后把金属粉和非金属粉分离回收)会产生大量的非金属材料粉，该非金属材料粉主要为树脂(30％～50％)和玻璃纤维(约50％～70％)材料，还有填料和阻燃剂(3％～5％)等。从废印刷电路板的非金属材料中进行提取玻璃纤维，目前还没有成熟的技术。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。玻璃纤维是制造各种玻璃纤维复合材料的主要原料，可以用于制造船只、汽车、火车的外壳以及机器的零部件，不但可以节省大量的钢铁，同时还因减轻了车、船本身的重量，使有效载重量大为提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的工业化生产工艺，该工艺首先在流化床中进行高温热分解、在旋风分离器中进行多级分离获得玻璃纤维；然后将气体产物在中频加热器中进行高温分解、最后进行急冷碱液吸收除尘处理；可以有力地推动和促进废印刷电路板中非金属材料的广泛利用。采用本发明的工业化生产工艺提取的玻璃纤维可以用于制造各种玻璃纤维复合材料，实现废印刷电路板非金属材料的高附加值回收再利用。
本发明是一种从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的工业化生产工艺，该提取玻璃纤维的工业化生产工艺包括有如下步骤：
第一步：将粒度为0.5～3mm的石英砂置于流化床反应器(5)的进气口，静止时石英砂厚度为200～1000mm；
第二步：通过A引风机(1)把空气引入电加热器(2)中进行加热处理形成热气流输出给流化床反应器(5)；热气流的温度为400～700℃；
第三步：将粒度为10～500μm的废印刷电路板非金属材料通过进料器(4)输送至流化床反应器(5)内；进料器(4)的输送速度为500～10000Kg/h；
第四步：在400～700℃热气流的作用下使第一步放置的石英砂、第三步的废印刷电路板非金属材料在流化床反应器(5)内处于完全混合流化状态；并且400～700℃热气流对废印刷电路板非金属材料进行热分解处理，获得气体产物和固体产物输出给第一级旋风分离器(6)中；
所述气体产物为二氧化碳、甲烷、乙烷、乙炔、水蒸汽、二恶英物质；
所述固体产物为玻璃纤维；
第五步：气体产物和固体产物在第一级旋风分离器(6)中分离出粒度为50～500μm的玻璃纤维；
第一级旋风分离器(6)的C开口的出料量为总固体产物出料量的90％；
第六步：经第一级旋风分离器(6)输出的气体产物和固体产物在第二级旋风分离器(7)中分离出B级成品；B级成品即为玻璃纤维，其粒度为10～100μm；
第二级旋风分离器(7)的C开口的出料量为总固体产物出料量的10％；
第七步：经第二级旋风分离器(7)后的气体产物采用中频加热器(3)加热至900～1200℃后形成热气体产物，并由B引风机(8)送入液体除尘器(9)中；热气体产物在液体除尘器(9)中进行急冷-碱液吸收-除尘处理后，使热气体产物急冷到200℃以下，气体产物中的CO2、HBr与碱液发生反应形成Na2CO3、NaBr溶于碱液中，含尘气体与碱液作用使尘粒留在碱液中，同时产生的尾气被释放在空气中。
本发明提取玻璃纤维的工业化生产工艺的优点在于：1、石英砂蓄热量大，石英砂与废印刷电路板中的非金属粉在流化床中处于完全混合流化状态，因而避免了急冷急热现象，使非金属粉热分解反应速度快且稳定，易于控制，并易于实现自动化。2、旋风分离后的气体产物经中频加热器后形成了900～1200℃的热气体产物，有利于对气体产物中的有害气体二恶英物质进行分解，实现对二恶英物质的无害化处理。3、采用液体除尘器对900～1200℃的热气体产物进行急冷至200℃以下，防止了二恶英物质在250～450℃再度合成，使得排放出的气体符合环保标准。4、在电加热器与旋风分离器之间安装流化床反应器，有利于废印刷电路板中的非金属粉的热分解，且流化床反应器构造简单，没有机械运动部件，故耐久性好，使用寿命长。5、在旋风分离器与液体除尘器之间安装引风机加速了气体产物的流动速度冷却，在管道内的环境实现多级变化
附图说明
图1是本发明从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的工业化生产装置图。
图2是本发明装置中各器件的风压简示图。
图中：1.A引风机  2.电加热器  3.中步加热器  4.进料器
5.流化床反应器  6.第一级旋风分离器  7.第二级旋风分离器
8.B引风机  9.液体除尘器
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1所示，本发明是一种从废印刷电路板的非金属材料中、提取玻璃纤维的工业化生产装置，该装置由A引风机1、B引风机8、电加热器2、中频加热器3、进料器4、流化床反应器5、第一级旋风分离器6、第二级旋风分离器7和液体除尘器9组成；
A引风机1的输出端与电加热器2的入口端连接，电加热器2的出口端与流化床反应器5的进气口通过A管道连接；
进料器4安装在流化床反应器5的进料口上，流化床反应器5的出料口与第一级旋风分离器6的A开口通过B管道连接；
第一级旋风分离器6的B开口与第二级旋风分离器7的A开口通过C管道连接，第一级旋风分离器6的C开口输出A级成品；
第二级旋风分离器7的B开口与中频加热器3的入口端通过D管道连接，第二级旋风分离器7的C开口输出B级成品；
中频加热器3的出口端与B引风机8的入口端通过E管道连接；
B引风机8的出口端连接在液体除尘器9的入口端上，液体除尘器9的排气口端用于排出符合环境要求的气体。所述液体除尘器9中放置有碱液，该碱液是2～10mol/L的NaOH水溶液。
本发明对废印刷电路板中的非金属材料进行提取玻璃纤维的工业化生产装置，由于在热分解处理中将生成有气体产物(如二恶英物质)和固体产物(如玻璃纤维)，为了对气体产物进行无污染的排放处理，在第二级旋风分离器7后安装了中频加热器3、B引风机8、液体除尘器9的器件进行高温分解-急冷-碱液吸收-除尘，使本发明的装置更佳适用于工业化的对废印刷电路板的回收利用。
本发明是一种从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的工业化生产工艺，该工业化生产工艺包括下列处理步骤：
第一步：将粒度为0.5～3mm的石英砂置于流化床反应器5的进气口，静止时石英砂厚度为200～1000mm；
第二步：通过A引风机1把空气引入电加热器2中进行加热处理形成热气流输出给流化床反应器5；
热气流的温度为400～700℃；
A引风机1的气体流量为300～10000m3/h，采用风压为1～100KPa高压风机；
第三步：将粒度为10～500μm的废印刷电路板非金属材料通过进料器4输送至流化床反应器5内；进料器4的输送速度为500～10000Kg/h；
第四步：在400～700℃热气流的作用下使第一步放置的石英砂、第三步的废印刷电路板非金属材料在流化床反应器5内处于完全混合流化状态；并且400～700℃热气流对废印刷电路板非金属材料进行热分解处理，获得气体产物和固体产物输出给第一级旋风分离器6中；
所述气体产物为二氧化碳、甲烷、乙烷、乙炔、水蒸汽、二恶英物质；
所述固体产物为玻璃纤维和填料(如碳酸钙、云母等)；
在本发明中，第四步的处理是对流化床反应器5中的废印刷电路板非金属材料在高温含氧气氛(热气流)中，热气流中的氧气将与废印刷电路板非金属材料中的树脂发生热分解反应，使树脂生成气体产物，从而得到玻璃纤维(固体产物)从旋风分离器中分离出来。
在本发明中，石英砂是流化床中的蓄热体和载热体，在高压热气流的作用下使废印刷电路板非金属材料与石英砂处于完全混合流化状态，因此废印刷电路板非金属材料与热气流之间传热和传质速率高，提高废印刷电路板非金属材料的热分解效率，通过调节引风机的风量(气体流量)和风压，使石英砂在流化临界面下方一直处于完全流化状态，不进入第一级旋风分离器6中，从而只有流化床反应器5中热分解后的气体产物和固体产物进入第一旋风分离器6进行分离处理。
第五步：气体产物和固体产物在第一级旋风分离器6中分离出A级成品；
A级成品即为玻璃纤维，其粒度为50～500μm；
第一级旋风分离器6的C开口的出料量为总固体产物出料量的90％；
第六步：经第一级旋风分离器6输出的气体产物和固体产物在第二级旋风分离器7中分离出B级成品；
B级成品即为玻璃纤维，其粒度为10～100μm；
第二级旋风分离器7的C开口的出料量为总固体产物出料量的10％；
在本发明中，总固体产物出料量等于第一级旋风分离器6的C开口输出的A级成品与第二级旋风分离器7的C开口输出的B级成品之和。
第七步：经第二级旋风分离器7后的气体产物采用中频加热器3加热至900～1200℃后形成热气体产物，并由B引风机8送入液体除尘器9中；热气体产物在液体除尘器9中进行急冷-碱液吸收-除尘处理后，使热气体产物急冷到200℃以下，气体产物中的CO2、HBr与碱液发生反应形成Na2CO3、NaBr溶于碱液中，含尘气体与碱液作用使尘粒留在碱液中，同时产生的尾气被释放在空气中；所述尾气是指经急冷-碱液吸收-除尘处理后的气体产物，且不含有有害气体，如二恶英物质的气体。
液体除尘器9内气体的冷却速度为250℃/s～500℃/s；
所述碱液是2～10mol/L的NaOH水溶液；
在本发明中，经中频加热器3加热至900～1200℃后形成热气体产物急冷到200℃以下，能够有效地阻止热气体产物中的二恶英物质在250～450℃下的再度合成。
在本发明中，从中频加热器3输出的气体产物在高温环境下被分解，又在液体除尘器9中进行急冷、碱液吸收、除尘处理后的气体则被排放到空气中，经本发明工业化工艺处理后的气体产物符合环保的要求。
参见图2所示，为了对本发明的工业化生产工艺上的输入风压、输出风压进行量级的控制与调节，设定了如下性能参数：
电加热器2入口的气体流量为300～10000m3/h(即是A引风机1输出的风量)，风压为p1＝1～100KPa；
流化床反应器5出口的气体流量为300～10000m3/h，风压为p2，则p2＝(0.5～0.95)p1；
第一级旋风分离器6的B开口的气体流量为300～10000m3/h，风压为p3，则p3＝(0.5～0.95)p2；
第二级旋风分离器7的B开口的气体流量为300～10000m3/h，风压为p4，则p4＝(0.5～0.95)p3；
B引风机8入口的气体流量为300～10000m3/h，风压为p5，则p5＝(0.5～0.95)p4。
实施例
采用如图1所示的装置，从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的工业化生产工艺为：
第一步：将粒度为0.5～1mm的石英砂置于流化床反应器5的进气口，静止时石英砂厚度为400mm；
第二步：通过A引风机1把空气引入电加热器2中进行加热处理形成热气流输出给流化床反应器5；
热气流的温度为600℃；
A引风机1的气体流量为1000m3/h，风压为p1＝10KPa；
第三步：将粒度为10～300μm的废印刷电路板非金属材料通过进料器4输送至流化床反应器5内；进料器4的输送速度为100Kg/h；
第四步：在600℃热气流的作用下使第一步放置的石英砂、第三步的废印刷电路板非金属材料在流化床反应器5内处于完全混合流化状态；并且600℃热气流对废印刷电路板非金属材料进行热分解处理，获得气体产物和固体产物输出给第一级旋风分离器6中；流化床反应器5出口端的气体流量为1000m3/h，风压p2＝9KPa；
所述气体产物为二氧化碳、甲烷、乙烷、乙炔、水蒸汽、二恶英物质；
所述固体产物为玻璃纤维和碳酸钙；
第五步：气体产物和固体产物在第一级旋风分离器6中分离出A级成品；A级成品即为玻璃纤维，其粒度为50～300μm；
第一级旋风分离器6的C开口的出料量为总固体产物出料量的90％；
第一级旋风分离器6的B开口的气体流量为1000m3/h，风压p3＝7.5KPa；
第六步：经第一级旋风分离器6输出的气体产物和固体产物在第二级旋风分离器7中分离出B级成品；B级成品即为玻璃纤维，其粒度为10～100μm；
第二级旋风分离器7的C开口的出料量为总固体产物出料量的10％；
第二级旋风分离器7的B开口的气体流量为1000m3/h，风压p4＝6KPa；
第七步：经第二级旋风分离器7后的气体产物采用中频加热器3加热至1000～1100℃后形成热气体产物，并由B引风机8送入液体除尘器9中；热气体产物在液体除尘器9中进行急冷-碱液吸收-除尘处理后，使热气体产物急冷到200℃以下，气体产物中的CO2、HBr与碱液发生反应形成Na2CO3、NaBr溶于碱液中，含尘气体与碱液作用使尘粒留在碱液中，同时产生的尾气被释放在空气中；所述尾气是指经急冷-碱液吸收-除尘处理后的气体产物，且不含有有害气体，如二恶英物质的气体。
液体除尘器9内气体的冷却速度为400℃/s；
所述碱液是6mol/L的NaOH水溶液。
B引风机8入口的气体流量为1000m3/h，风压p5＝5KPa。

Claims (5)

1.一种从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的装置，其特征在于：该装置由A引风机(1)、B引风机(8)、电加热器(2)、中频加热器(3)、进料器(4)、流化床反应器(5)、第一级旋风分离器(6)、第二级旋风分离器(7)和液体除尘器(9)组成；
A引风机(1)的输出端与电加热器(2)的入口端连接，电加热器(2)的出口端与流化床反应器(5)的进气口通过A管道连接；
进料器(4)安装在流化床反应器(5)的进料口上，流化床反应器(5)的出料口与第一级旋风分离器(6)的A开口通过B管道连接；
第一级旋风分离器(6)的B开口与第二级旋风分离器(7)的A开口通过C管道连接，第一级旋风分离器(6)的C开口输出粒度为50～500μm的玻璃纤维；
第二级旋风分离器(7)的B开口与中频加热器(3)的入口端通过D管道连接，第二级旋风分离器(7)的C开口输出粒度为10～100μm的玻璃纤维；
中频加热器(3)的出口端与B引风机(8)的入口端通过E管道连接；
B引风机(8)的出口端连接在液体除尘器(9)的入口端上，液体除尘器(9)的排气口端用于排出符合环境要求的气体。
2.根据权利要求1所述的从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的装置，其特征在于：所述液体除尘器(9)中放置有碱液，该碱液是2～10mol/L的NaOH水溶液。
3.根据权利要求1所述的从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的装置，其特征在于：所述A引风机(1)提供的气体流量为300～10000m3/h，风压为1～100KPa。
4.采用权利要求1所述的从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的装置进行的工业化生产工艺包括有如下步骤：
第一步：将粒度为0.5～3mm的石英砂置于流化床反应器(5)的进气口，静止时石英砂厚度为200～1000mm；
第二步：通过A引风机(1)把空气引入电加热器(2)中进行加热处理形成热气流输出给流化床反应器(5)；热气流的温度为400～700℃；
第三步：将粒度为10～500μm的废印刷电路板非金属材料通过进料器(4)输送至流化床反应器(5)内；进料器(4)的输送速度为500～10000Kg/h；
第四步：在400～700℃热气流的作用下使第一步放置的石英砂、第三步的废印刷电路板非金属材料在流化床反应器(5)内处于完全混合流化状态；并且400～700℃热气流对废印刷电路板非金属材料进行热分解处理，获得气体产物和固体产物输出给第一级旋风分离器(6)中；
所述气体产物为二氧化碳、甲烷、乙烷、乙炔、水蒸汽、二恶英物质；
所述固体产物为玻璃纤维；
第五步：气体产物和固体产物在第一级旋风分离器(6)中分离出粒度为50～500μm的玻璃纤维；
第一级旋风分离器(6)的C开口的出料量为总固体产物出料量的90％；
第六步：经第一级旋风分离器(6)输出的气体产物和固体产物在第二级旋风分离器(7)中分离出，粒度为10～100μm的玻璃纤维；
第二级旋风分离器(7)的C开口的出料量为总固体产物出料量的10％；
第七步：经第二级旋风分离器(7)后的气体产物采用中频加热器(3)加热至900～1200℃后形成热气体产物，并由B引风机(8)送入液体除尘器(9)中；热气体产物在液体除尘器(9)中进行急冷-碱液吸收-除尘处理后，使热气体产物急冷到200℃以下，气体产物中的CO2、HBr与碱液发生反应形成Na2CO3、NaBr溶于碱液中，含尘气体与碱液作用使尘粒留在碱液中，同时产生的尾气被释放在空气中；
液体除尘器(9)内气体的冷却速度为250℃/s～500℃/s；
所述碱液是2～10mol/L的NaOH水溶液。
5.根据权利要求4所述的从废印刷电路板的非金属材料中提取玻璃纤维的工业化生产工艺，其特征在于：电加热器(2)入口的气体流量为300～10000m3/h，风压为p1＝1～100KPa；
流化床反应器(5)出口的气体流量为300～10000m3/h，风压为p2，则p2＝(0.5～0.95)p1；
第一级旋风分离器(6)的B开口的气体流量为300～10000m3/h，风压为p3，则p3＝(0.5～0.95)p2；
第二级旋风分离器(7)的B开口的气体流量为300～10000m3/h，风压为p4，则p4＝(0.5～0.95)p3；
B引风机(8)入口的气体流量为300～10000m3/h，风压为p5，则p5＝(0.5～0.95)p4。
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