CN102069086A - 一种电子废弃物回收处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子废弃物回收处理的方法，包括破碎、密封、通氮、微波辐照、分离等步骤，热解采用微波辐照直接热解，分离中固体残渣经过机械破碎-物理分离工艺。采用微波加热耦合电晕放电的“内热”方式来替代常规的外部加热方式，以微波辐照激发电晕放电，以放电热促进微波加热的同时克服了常规外部加热因物料尺寸比较大、孔隙率比较多、导热系数比较小等因素而效率不高的弊端，最终结果为加速了热解过程，大大提高了能源利用率，采用机械方式而非冶金的方式对热解残渣中的金属进行分离回收，能耗方面相对较低，同时避免高温，有效遏制了有毒有害物质的释放。

Description

一种电子废弃物回收处理的方法
技术领域
本发明涉及一种电子废弃物的处理，特别是一种电子废弃物回收处理的方法。
背景技术
近年来，随着各种电子产品和电器的快速升级换代或淘汰，全球电子废弃物垃圾数量升幅惊人，目前每年产生量已达到20,000,000至50,000,000吨，成为了困扰全球环境的重大问题。资源性和污染性并存是电子废弃物的一个特点，其主要由金属、陶瓷、玻璃、塑料等构成，特别是含有一定量的贵重金属，可回收利用成分很多，但是如果处理不当，里面的重金属、聚合物等又极容易造成环境污染。我国南方部分地区由于采用较为初级的手段对大量电子废弃物进行处置回收，已经造成了非常严重的环境污染现象，危害了人民群众的健康。
目前，广泛应用的回收技术主要有机械分离技术、火法冶金、湿法冶金等。尽管这些技术已日渐成熟，基本能够达到目前的排放标准，但负面的环境影响仍有待进一步解决。另一方面，当前国内主要的电子垃圾处理示范基地基本处于零利或微利运行的状态。因此，研究开发新型高效、节能环保、回收程度高的电子废弃物处理技术已迫在眉睫。
由于热解法对固体废弃物特别是有机高分子聚合材料处理具有减量化、无害化和资源回收等明显优势，微波加热具有加热迅速、均匀性好、“整体加热”等优势，而且其特殊的加热机理使得物料内部不同的材料发挥各自的优势，尤其是不规则形状的金属材料在微波辐照作用下容易激发电晕放电产生局部高温，进而促进加热过程。专利“一种处理电子废弃物的方法”(公开号CN 1927480A)主要涉及采用吸波介质作为微波反应器的管壁在微波辐照作用下具有升温迅速及可控制热解终温的特点，将其作为外部热源提供电子废弃物热解所需能量的问题，本质上是一种以外热为特征的间接热解。
迄今为止，还没有利用以微波整体加热和电晕放电的耦合作用为特征的直接热解结合采用物理机械方式对热解残渣进行分离回收以达到电子废弃物全面资源化的专利报道。
发明内容
本发明旨在于弥补现有技术的不足，提供一种电子废弃物回收处理的方法。该种方法能够实现电子废弃物全面资源化，该方法是根据微波加热吸波介质的优势以及电子废弃物中含有各种形态的金属在微波辐照作用下能够激发电晕放电的特点，以及热解后的残渣更易破碎实现金属分离而研发成功的针对性的处理方法。
本发明采取的技术方案为：
一种电子废弃物回收处理的方法，包括步骤如下：
(1)将拆分后不能直接回收的电子垃圾破碎成3cm×3cm以下的颗粒；
(2)将上述制得的颗粒放入由高纯石英玻璃或刚玉陶瓷(最高耐热温度1300℃以上)制成的反应器中密封，通氮气至反应腔内的空气排尽，停止通氮并置于微波炉中进行微波辐照：微波频率为2450MHz，微波输出功率在500W-700W之间，辐照时间为5-60min；微波辐照的同时采用循环冰水对挥发份进行冷凝以得到不凝性可燃气体和液体产物；
(3)得到的液体产物经油水分离后，得到油品，进一步精制作为化工原料或燃料；
(4)得到的不凝性可燃气体，可用于制取合成气；
(5)热解得到的固体残渣经过机械破碎-物理分离工艺对各组分进行分类回收。
鉴于目前大部分不可直接回收的电子垃圾为玻璃纤维布基板及其上的电子元器件和连接线路，所述的物理分离优选自主研发的旋流浮选分离工艺，主要步骤如下：将由高速旋转的剪切式破碎设备进行粗破碎，以将基体打碎，金属能够从基体上离解出来为目标，研究表明玻璃纤维布破碎成玻璃纤维的转化率达到95％以上，即能保证金属、贵金属从基体中的解离。将破碎好的固体残渣以100-150g/min的给料速度进料，物料进入后经过充分润湿以及辅助搅拌来保证物料充分与水混合，由于玻璃纤维的亲水性比较强，密度比较小，通过叶轮的不断搅拌，其易于悬浮于水中。与之相反的是，金属材料为疏水性材料，其密度往往比较大，易于沉入水底。因此通过调节叶轮的转速，可以实现金属和玻璃纤维的分离。而热解碳往往脆性最强是热解残渣中最易破碎的材料，在破碎过程中一部分易于成粉末和一部分易于成小颗粒。碳颗粒同金属一并沉入水底，碳粉末往往随浆液一并循环。整个过程，通过渣浆泵循环利用水资源，通过不断循环的水流将悬浮的玻璃纤维携带溢出分离器，通过过滤网将其收集及实现水的循环。
本发明采用微波热解实现有机聚合物的资源化及金属的富集，采用机械破碎物理分离的方式对热解残渣中的金属和非金属进行分类回收。
本发明的优势在于：针对电子废弃物这种特殊的物料特性，采用微波加热耦合电晕放电的“内热”方式来替代常规的外部加热方式，以微波辐照激发电晕放电，以放电热促进微波加热的同时克服了常规外部加热因物料尺寸比较大、孔隙率比较多、导热系数比较小等因素而效率不高的弊端，最终结果为加速了热解过程，大大提高了能源利用率。热解后不仅可以得到可燃性气体燃料和化工原料，而且热解残渣得到富集的同时更容易破碎，金属、贵金属更容易从基体中解离出来，而金属与非金属由于材料本身物理性质的不同很容易相互分离。相比专利CN 1927480A，此技术手段有两大区别：一是采用透波性能良好材料制成的反应器，微波直接作用物料，而非微波先作用吸波介质制成的反应器壁，通过壁面将热量传递给物料，避免了由外围吸波介质对微波能不必要的损耗以及传热过程的能量损失的同时增加了物料中吸波介质对微波能的损耗及金属放电的机率，微波能利用更直接高效，微波功率大大降低，因此更加节能经济，二是，采用机械方式而非冶金的方式对热解残渣中的金属进行分离回收，能耗方面相对较低，同时避免高温有效遏制了有毒有害物质的释放，旋流浮选分离工艺能使玻璃纤维布基板破碎成玻璃纤维的转化率达到95％以上。
附图说明
图1为本发明的工艺的流程图；
图2为微波热解工艺流程图；
图3为热解后固体残渣形貌变化示意图；
图中，1为氮气，2为转子流量计，3为微波加热炉，4为石英反应容器，5为冷凝装置，6为洗气装置，7为气体收集袋，8为红外温度计，a为金属小球，b为铜箔，c为玻璃纤维和热解碳等非金属材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1.
废旧电脑主板破碎至3cm×3cm以下置于微波加热炉3中央的石英反应容器4中，并由四氟法兰对其进行密封，容器的进出气口分别由硅胶管与氮气罐1和冷凝装置5相连，通氮气30min使反应器中的空气尽量排净，设定微波功率为500W-700W，辐照时间10-30min，使电子废弃物发生热分解反应，挥发份经由冷凝装置5冷凝后，进入装有NaOH溶液的洗气装置6，最后由气体收集袋7收集，分别得到气、液、固产物，它们的产率如表1所示。经分析气体组成如表2所示，油品处理后的组成如表3所示，固体产物的组成如表4所示，形态如图3所示。
表1微波热解产物的产率
Figure BDA0000032793850000031
表2气体产物的组成
表3油品的主要组成
  苯酚   4-(1-甲基乙基)苯酚   p-对苯基苯酚   4-乙基苯酚   2-甲基苯酚   对甲基苯酚
  38.51   18.58   3.67   2.13   3.24   1.27
表4固体产物的组成
  C   H   N   Si   Al   Cu   Ba   Ca
  7.25   0.336   0.25   23.97   3.21   29.87   0.64   8.85
  Fe   Ni   Pb   Pt   Sn   Ti   Zn   Mn
  0.94   0.182   2.81   0.0491   4.53   0.48   3.41   0.0525
实施例2.
采用高速旋转的破碎设备将实施例1得到的固体产物进行破碎，刀片转速为20000r/min，将玻璃纤维强化的基体材料打碎，并将玻璃纤维布破碎成纤维状。保证玻璃纤维布破碎成玻璃纤维的转化率达到95％以上。
金属与非金属的分离采用的是前述的旋流浮选分离工艺。金属回收率在98％以上，回收的金属混合物中金属成分含量达91％以上，而玻璃纤维回收率高纯度好，纤维特性较好。回收的金属混合物的主要组成如表5所示。
表5回收的金属混合物的主要组成
  Cu   Ca   Fe   Pb   Sn   Zn   Al   Ni   Ti
  68.62   1.7472   1.3868   3.144   9.74   5.364   0.925   0.2864   0.2706

Claims (5)

1.一种电子废弃物回收处理的方法，其特征是，包括步骤如下：
(1)将拆分后不能直接回收的电子垃圾破碎成3cm×3cm以下的颗粒；
(2)将上述制得的颗粒放入由高纯石英玻璃或刚玉陶瓷制成的反应器中密封，通氮气至反应腔内的空气排尽，停止通氮并置于微波炉中进行微波辐照，微波辐照的同时采用循环冰水对挥发份进行冷凝以得到不凝性可燃气体和液体产物；
(3)得到的液体产物经油水分离后，得到油品，进一步精制作为化工原料或燃料；
(4)得到的不凝性可燃气体，可用于制取合成气；
(5)热解得到的固体残渣经过机械破碎-物理分离工艺对各组分进行分类回收。
2.根据权利要求1所述的电子废弃物回收处理的方法，其特征是：所述的微波辐照微波频率为2450MHz，微波输出功率在500W-700W之间，辐照时间为5-60min。
3.根据权利要求1或2所述的电子废弃物回收处理的方法，其特征是，所述的物理分离工艺为旋流浮选分离工艺。
4.根据权利要求3所述的电子废弃物回收处理的方法，其特征是，所述的旋流浮选分离工艺，包括将破碎好的固体残渣给料到盛水容器的过程，水中搅拌固体残渣浸润沉浮的过程和水循环带动旋流分离的过程。
5.根据权利要求1所述的电子废弃物回收处理的方法，其特征是，反应容器为透波性能好的石英容器，采用四氟法兰密封。
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