CN103591590B - 一种无害化高效火法处理废弃电路板的方法 - Google Patents

Abstract

一种无害化高效火法处理废弃电路板的方法，利用一个城市的危废处置场危废焚烧设备功能强大的尾气处理能力，利用独特特制的价格低廉的连续给料脱锡焚烧一体化回转窑，采用预热脱焊锡——焚烧、分解有机物——渣灰湿法冶炼——尾气进入大型危废处理装置处理——最终灰渣作为制砖材料等过程，达到充分利用现有设备，投资省、回收物价值高经济效益好、处理效率高、有害物零排放的优点。

Description

一种无害化高效火法处理废弃电路板的方法

技术领域

本发明涉及电子产品回收技术，具体涉及废弃电路板、电线无害化处理技术。

背景技术

废弃电器电子产品的更新换代周期不断缩短，由此产生的电子废弃物每年以18％的速度增长，成为世界上增长最快的垃圾之一。废弃电路板是电子废弃物中成分和结构最为复杂、同时也是最难处理的部件。废弃电路板中含有树脂、玻璃纤维、普通金属和稀贵金属等，如果不加处理、任意堆放或填埋或处理不当将给周围的环境带来很大的威胁和资源浪费。因此，废弃电路板的无害化处理与回收利用已成为资源环境领域的一个重要课题。

目前处理废旧电路板最常见的方法有干法破碎分选、干法破碎湿法分选、火法焚烧后湿法冶炼等。但综合描述此类方法存在的主要问题有：一是干法破碎分选由于无法解决粉末的包覆和团聚问题，分离效果不好，且产生的废渣量大（不能减量化）处理困难；二是湿法分选效率较高，但是大量废水、废渣处理成本和难度均较高；三是绝大部分火法焚烧均采用普通水除尘装置，少数不法分子甚至仍用冲天炉进行焚烧，造成了非常严重的空气污染；四是有极个别企业用危废焚烧设备焚烧电路板（如湖南万容），但很难做到连续均衡生产，成本高，效率低；五是采用流化床焚烧处理，则无法解决尾气处理难的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种无害化高效火法处理废弃电路板的方法，利用一个城市的危废处置场危废焚烧设备功能强大的尾气处理能力，利用独特特制的价格低廉的连续给料脱锡焚烧一体化回转窑，充分利用现有设备，全过程采用全封闭环境，实现经济效益最大化并实现了有害气体的零排放。

  本发明提出的无害化高效火法处理废弃电路板的方法，采用预热脱焊锡——焚烧、分解有机物——渣灰湿法冶炼——尾气进入大型危废处理装置处理——最终灰渣作为制砖材料等过程，其具体包括以下步骤：

（1）预热脱焊锡：将废电路板送入脱锡焚烧一体化回转窑的脱锡室，利用焚烧室产生的部分高温气体加热，通过控制高温气体流量来控制温度在200-250℃，使焊锡脱落，从底部流出，浇铸成焊锡锭。

（2）焚烧、分解有机物：经过脱焊锡后的电路板直接进入脱锡焚烧一体化回转窑的焚烧室进行焚烧，用天然气控制焚烧温度在700-900℃左右；使电路板的有机物燃烧、分解。

（3）渣灰湿法冶炼：将焚烧后的渣灰取出后，第一步用破碎机破碎锤碎硅酸盐组分（铜丝、铜片、少量铁丝等不受影响），将缠绕在一起的电路板的铜箔片和废铜线与脆性的硅酸盐进行筛分分离，得到绝大部分金属（超过金属总量的95%）；第二步将分理出的缠绕状的铜箔片和铜线压饼，直接用做阳极，用电解法得到高纯度的电解铜；第三部对筛分出的细粉状金属铜及铜氧化物用湿法冶金方法提炼出贵金。

（4）尾气处理：将脱锡焚烧一体化回转窑产生的尾气接入危废处置场的危险废物焚烧装置的二燃室，经过后续的尾气处理，实现有害气体零排放。

（5）最终废渣处理：步骤（3）产生的最终废渣主要为硅酸盐，可用作制砖材料，也可以磨成粉作为塑木型材的骨料，实现了固体废物的零排放。

 本方法使用的脱锡焚烧一体化回转窑是一种为废旧电路板处理而特制的回转窑， 分为两部分，前段为脱锡室，采用利用焚烧室排出的高温气体反烧预热，用以脱除废旧电路板上的焊锡；后段为焚烧室，用以焚烧废旧电路板，使有机物燃烧、分解。回转窑的大小与每小时的处理量有关。该设备还可处理废电线、无法手工分离的金属塑料混合小件等。

本发明由于采用了脱锡焚烧一体化回转窑，具有投资省的特点。本处理方法回转窑占所有投入设备的90%，如年处理3000吨，设备总投资约200万元，而相同处理能力的国内干法破碎分选设备投资超过400万元。

本发明由于采用了脱锡焚烧一体化回转窑，窑体小，能耗低，可实现连续均匀生产。国内有用危废焚烧设备直接进行废旧电路板焚烧的应用，但是由于危废焚烧处置设备是为整个城市设计的，投资均在亿元以上，设备吞吐量巨大，能耗大，焚烧电路板只能烧很短时间，渣灰不好收集，不能连续生产。由于需要囤积，废旧电路板价值较高，资金占用十分巨大（如废电路板8000元/吨，则囤积3000吨需要资金2400万元，一年的财务成本在240万元以上）。

本发明的步骤（1）采用自动机械化脱锡，既实现了有价贵金属焊锡（金属锡市场价格为15万元/吨左右）的收集，更重要的是避免了人工脱锡时有毒有害气体对工人的伤害和对大气的污染。

步骤（3）可将95%以上的金属压饼制成阳极，用直接电解精炼方法生产高纯度的电解铜，实现了有别于其他方法的经济性，很好地控制了废气、废水的排放，极大地提高了项目的经济效益和节能环保效益。相对于现有的“粉碎→酸溶（或络合溶解）→过滤→电积→电解精炼”湿法冶炼技术，省去了酸溶、过滤和电积三个步骤，不仅节省了大量的人力成本和药剂费（酸和络合物）、电费、水费，更重要的是减少了酸溶、电积过程必然会产生的大量废气、废水对环境造成的污染。

步骤（4）是以借用大型危废焚烧炉进行尾气处理为前置条件，由于每座大城市都有大型危废焚烧炉，所以这个前置条件容易实现。本步骤相对于现有技术具有以下创新：现有技术主要考虑自建尾气处理装置（设施），但由于电路板中含有多卤联苯等多种有害物，燃烧和尾气处理过程中会产生二噁英，所以尾气处理装置造价昂贵，如果这些装置（设施）单用于电路板焚烧的尾气处理是得不偿失的，将会导致电路板综合利用的经济效益大打折扣，缺乏市场竞争能力。本方案将尾气直接送入城市危险废弃物焚烧炉二燃室处理（该设备一般投资上亿乃至数亿元人民币），有效利用现有高效、经济的尾气处理设备，使投资降到最低。由于危废处置场的危废处置装置投资巨大，尾气处理能力强，本方法产生的尾气由于受原料的限制，体量不大，尾气处理成本低。如再投资尾气净化设备，则大大增加了投资额，得不偿失，使电路板处理失去竞争力。

步骤（5）中，由于冶炼（主要为湿法冶金）最终产物的主要成分为硅酸盐（主要来源于电路板中的玻璃纤维和电子元器件中的陶瓷材料），将其作为灰渣砖的原料固化处理，实现了固体废物的零排放。

电路板中其他组分在焚烧后的存在形式和处理方法：电路板中的铁会以原型存在，在后续的电解过程中，进入溶液，不影响电解铜的质量；电路板上的铝会被融化，所以，对废旧电路板上附着的大块的铝质散热片应事先取出，以实现经济效益最大化，少量的铝在湿法冶炼中进入溶液中；废旧电路板中的金、银、钯等微量金属一部分进入筛分的硅酸盐粉末中，用湿法冶炼提炼，另一部分仍附着在铜线引脚上，电解精炼过程中进入阳极泥，再从阳极泥中提取惰性贵金属。

通过以上分析可知，本发明具有投资省、回收物价值高经济效益好、处理效率高、有害物零排放的特点。全过程采用全封闭环境，实现经济效益最大化并实现了有害气体的零排放。

附图说明

图1是脱锡焚烧一体化回转窑的结构示意图。

具体实施方式

前提条件：本发明的设备必须安装在危险废物处置场危险废物焚烧处置设备旁。

实施本方法，必须要采用以下结构的脱锡焚烧一体化回转窑结构，参见图1：

脱锡焚烧一体化回转窑分为两部分，前段为脱锡室，后段为焚烧室1，倾斜布置，前段脱锡室高，后段焚烧室位置低，两段由驱动电机11带动一起回转运动。

前段脱锡室在高端设置进料口6，进料口与链板自动连续加料装置5对接，从回转窑上方用链板连续加料，整个燃烧室为负压，进料口应有相应的封闭装置。

后段焚烧室1的下方设置有天然气和空气鼓入口，从回转窑的下方鼓入天然气和空气，通过控制火焰强度来控制路内温度，保持燃烧室温度在700-900℃，可实现对电路板的均匀快速焚烧。后段焚烧室尾端设置有出料口12。

脱锡室包括内室8和外部的固定外壳7，用固定外壳封闭，内室上有网孔10，孔径从2mm至20mm从上端到下端逐渐增大，使得脱锡温度逐渐增加。外壳7下部设置有出锡口9，电路板在通过250℃温度区域时，通过回转窑的翻滚振动，融化的焊锡从回转窑脱锡室的孔洞中流出，通过出锡口排出，进入模具中，浇注成锡锭。固定外壳7上设置有尾气管2，尾气从内室的网孔排出进入固定外壳，再从固定外壳经尾气管排出。为保证脱锡温度，从外部的尾气管上还引出一回流支管4接回到脱锡室的内室，使一部分高温气体再回到脱锡室，所述回流支管上钻有孔，使热气体能均匀分布。回流支管4上设置调节阀3，通过阀门调节进气量，使脱锡室中段温度达到250℃，后段温度达到300℃。

在脱锡室与焚烧室连接处应设置一定的凸槽，可以阻止焊锡流入焚烧室。

由于采用回转窑，避免了现有流化床燃烧技术受热不均的情况，使电路板中的有机物充分燃烧。由于控制了燃烧温度，使得电路板中的铜被氧化程度降低，铜主要以单质形式存在。

    操作过程中必须严格保证回转窑系统的负压，以免有毒气体外泄。

以下进一步说明本方法的具体实施过程：

（1）预热脱焊锡：将废电路板送入脱锡焚烧一体化回转窑的脱锡室，利用焚烧室产生的部分高温气体加热，通过控制高温气体流量来控制温度在250-300℃，使焊锡脱落，从脱锡室底部流出，用于浇铸成焊锡锭。

（2）焚烧、分解有机物：经过脱焊锡后的电路板直接进入所述脱锡焚烧一体化回转窑的焚烧室进行焚烧，用天然气控制焚烧温度在700-900℃左右，使电路板的有机物燃烧、分解。

（3）渣灰湿法冶炼：将焚烧后的渣灰取出后，

（3.1）用破碎机锤碎硅酸盐组分，经振动筛选，将缠绕在一起的电路板的铜箔片和铜线及少量铁丝与脆性的硅酸盐组分筛分，得到绝大部分金属。

（3.2）将分离出的缠绕状的铜箔片和铜线压缩打饼，直接用做阳极，用电解法得到高纯度的电解铜。阳极是用惰性金属（钛合金）制成筐，在电解过程中不断往阳极筐中加入经压饼后的铜箔铜丝，压实以保证其导电性良好，可以实现不间断连续给料，电解铜质量得到均衡保证。

（3.3）将筛分出的细粉粒状金属铜及铜氧化物用湿法冶金方法提炼出贵重金属。

（4）尾气处理：将脱锡焚烧一体化回转窑的尾气接入危废处置场的危险废物焚烧装置的二燃室，经过后续的尾气处理，实现有害气体零排放。

（5）最终废渣处理：步骤（3）产生的最终废渣为硅酸盐，用作制砖材料或磨成粉作为塑木型材的骨料，实现固体废物的零排放。

Claims (6)

1.一种无害化高效火法处理废弃电路板的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）预热脱焊锡：将废电路板送入脱锡焚烧一体化回转窑的脱锡室，利用焚烧室产生的部分高温气体加热，通过控制高温气体流量来控制温度在250-280℃，使焊锡脱落，从脱锡室底部流出，用于浇铸成焊锡锭；

（2）焚烧、分解有机物：经过脱焊锡后的电路板直接进入所述脱锡焚烧一体化回转窑的焚烧室进行焚烧，用天然气控制焚烧温度在700-900℃，使电路板的有机物燃烧、分解；

 所述脱锡焚烧一体化回转窑分为两部分，前段为脱锡室，采用利用焚烧室排出的高温气体反烧预热，用以脱除废旧电路板上的焊锡；后段为焚烧室，用以焚烧废旧电路板，使有机物燃烧、分解；

（3）渣灰湿法冶炼：将焚烧后的渣灰取出后，（3.1）用破碎机锤碎硅酸盐组分，经振动筛选，将缠绕在一起的电路板的铜箔片和铜线及少量铁丝与脆性的硅酸盐组分筛分，得到绝大部分金属；（3.2）将分离出的缠绕状的铜箔片和铜线压缩打饼，直接用做阳极，用电解法得到高纯度的电解铜；（3.3）将筛分出的细粉粒状金属铜及铜氧化物用湿法冶金方法提炼出贵重金属；

（4）尾气处理：将所述脱锡焚烧一体化回转窑的尾气接入危废处置场的危险废物焚烧装置的二燃室，经过后续的尾气处理，实现有害气体零排放；

（5）最终废渣处理：步骤（3）产生的最终废渣为硅酸盐，用作制砖材料或磨成粉作为塑木型材的骨料，实现固体废物的零排放。

2.根据权利要求1所述的无害化高效火法处理废弃电路板的方法，其特征在于所述（3.2）的阳极是用惰性金属制成阳极筐，在电解过程中不断往阳极筐中加入经压饼后的铜箔铜丝，压实以保证其导电性良好，以实现不间断连续给料，使电解铜质量得到均衡保证。

3.根据权利要求1或2所述的无害化高效火法处理废弃电路板的方法，其特征在于所述脱锡焚烧一体化回转窑倾斜布置，前段脱锡室高，后段焚烧室位置低，两段一起回转运动；

所述前段脱锡室在高端设置进料口，进料口与链板自动连续加料装置对接；脱锡室包括内室和外部的固定外壳，内室上有网孔，外壳下部设置有出锡口，融化的焊锡从内室的网孔流出，通过出锡口排出，进入模具中浇注成锡锭；固定外壳上设置有尾气管，尾气从内室的孔排出进入固定外壳，再从固定外壳经尾气管排出；从外部的尾气管上还引出一回流支管接回到脱锡室的内室，使一部分高温气体再回到脱锡室，所述回流支管上钻有孔，使热气体能均匀分布；

所述后段焚烧室的下方设置有天然气和空气鼓入口，后段焚烧室尾端设置有出料口。

4.根据权利要求3所述的无害化高效火法处理废弃电路板的方法，其特征在于所述内室上网孔的孔径从2mm至20mm从上端到下端逐渐增大。

5.根据权利要求3所述的无害化高效火法处理废弃电路板的方法，其特征在于所述脱锡室的回流支管上设有阀门，用以调节进气量，使脱锡室中段温度达到250℃，后段温度达到300℃。

6.根据权利要求3所述的无害化高效火法处理废弃电路板的方法，其特征在于所述脱锡室与焚烧室的连接处设置凸环，以阻止焊锡流入焚烧室。