CN103924087A - 电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置 - Google Patents

Abstract

一种电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置，包括真空炉体、设置在真空炉体内的物料加热装置与出料装置、连续进料装置、冷凝收集装置、电控系统，以及三套分别由电机和传动组件构成的气动装置。本发明通过真空蒸馏手段，使多种金属成分在封闭环境中分别蒸发，利用多工位水冷冷凝盘陆续收集纯金属，最终达到一次性分离回收电子废弃物破碎-分选后的铜、铅、镉、锌等混合金属的目的，具有回收的金属纯度高，回收过程不会产生任何有毒物质，不对环境释放废水废气等优点，且可连续作业，适合大规模工业化应用。

Description

电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置

技术领域

本发明涉及电子废弃物中的金属回收及无害化处理技术领域，具体是一种电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置。

背景技术

随着电子信息技术的不断发展，电子产品已经渗透到人们生产和生活的各个方面。作为一种短生命周期产品，近年来报废的电子产品数量也以指数级上升。据估计，我国目前每年报废的电冰箱、洗衣机、空调等家用电器约有5000余万台，报废量年均增长20%，预计到“十二五”末期，年报废量将达到1.6亿多台。

在电子废弃物中，金属的含量高达60%左右，而在自然界中金属含量达到3～5%就可以称为富矿，电子废弃物中蕴含的金属是天然矿藏的几十倍甚至几百倍。但是电子废弃物成分十分复杂，在经过初步的破碎和分选之后，可以将金属成分富集起来。但是这些金属一般是以铜为主要成分，同时包含铅、镉等多种具有环境风险的金属混合体。因此，如何绿色环保的回收电子废弃物中的多种混合金属是电子废弃物回收中的重点和难点问题。

目前电子废弃物中金属的回收方法主要有湿法冶金、火法冶金、机械处理或多技术复合处理等。其中机械处理以易于工业化，环境友好等优点，备受瞩目。中国发明专利《废混合金属的粉碎分离回收工艺及其所用设备》（沈志刚等，专利号99102862.7）将废旧混合金属依次经过粗破、细破，然后通过振动筛分，然后采用气流分选机，实现金属与非金属物质的分离。以上方法虽然能够实现金属与非金属的分离，但分离后得到的是混合金属颗粒，必须进行混合金属的分离提纯，回收的金属才能达到资源化。

文献《从印刷电路板废料中回收金和铜的研究》（朱萍等，《稀有金属》2002年第3期）介绍了采用湿法冶金技术回收印刷电路板废料中的多种金属元素。但存在的主要问题是化学药剂消耗大，废液的处理将造成二次污染，文献《国内外电子废弃物现状及其资源化技术》（魏金秀等，《东华大学学报》2005年第3期）介绍了采用电解法进行混合金属的分离。但是，在电解过程中产生氟化氢、一氧化碳、二氧化硫等有害气体及废电解液严重污染环境等问题。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种电子废弃物混合金属的连续分离回收装置。通过真空蒸馏手段，使多种金属成分在封闭环境中分别蒸发，并分开冷凝，最终达到一次性分离回收电子废弃物破碎-分选后的铜、铅、镉、锌等混合金属的目的。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置，特点在于其构成包括真空炉体、设置在真空炉体内的物料加热装置与出料装置、连续进料装置、冷凝收集装置、电控系统，以及三套分别由电机和传动组件构成的气动装置；

所述的真空炉体包括炉盖和炉身，所述的炉盖外接第一套气动装置，所述的炉身经真空管路与真空泵组连接；

所述的物料加热装置包括物料坩埚、设于物料坩埚外壁的感应线圈和测温电偶，所述的感应线圈和测温电偶的电缆外接第二套气动装置；

所述的连续进料装置位于真空炉体的上方，进料口伸入炉身，该连续进料装置的顶部设有上下两个可单独开合的小孔；

所述的出料装置具有金属液收集模具，且位于所述的物料加热装置的下方；

所述的冷凝收集装置包括多工位水冷冷凝盘组、设有通孔的旋转升降轴、循环水管路和水箱；所述的旋转升降轴的一端经循环水管路与水箱相连，另一端与多工位水冷冷凝盘组连接；所述的旋转升降轴外接第三套气动装置，所述的水冷冷凝盘悬停于所述的物料坩埚的正上方；

所述的三套气动装置的电缆经汇流母排与电控系统连接。

所述的炉身上还设有观察窗口，用于观察金属浇铸和供出料装置的进出的门。

所述的感应线圈采用异形紫铜管绕制，最高将物料加热到1700℃，结合测温电偶与电控系统，可以精确控制加热温度。

在所述的真空管路上设置有真空计和阀门。

所述的真空泵组包括旋片式真空泵、真空罗茨泵和高真空油扩散泵三级。

所述的多工位水冷冷凝盘组由三个冷凝盘组成。

所述的多工位水冷冷凝盘组是内部通有水冷的锥形冷凝盘。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）通过高效、无污染的真空蒸馏手段，一次分离并回收电子废弃物破碎-分选后的多种混合金属。

（2）回收的金属纯度高，无须二次加工即可成为金属产品。

（3）回收过程不会产生任何有毒物质，也不会对环境释放废水废气。

（4）具有可连续作业的特点，适合大规模工业化应用。

附图说明

图1为本发明电子废弃物破混合金属的真空连续分离回收装置的结构图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但不应以此限制本发明的保护范围。

请参阅图1，图1为本发明电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置的结构图，如图所示，一种电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置，包括真空炉体、设置在真空炉体内的物料加热装置与出料装置10、连续进料装置11、冷凝收集装置、电控系统17，以及三套分别由电机3和传动组件5组成的气动装置。

所述的真空炉体包括炉盖1和炉身2，所述的炉盖1外接第一套气动装置，可以提升炉盖1离开炉身2，并旋转到空地，以便清理和维护操作。所述的炉身2经真空管路15与真空泵组16连接。所述的炉身2上有观察窗和门，分别用于观察金属浇铸和取出金属模具。真空管路15与炉体2采用真空法兰连接。真空管路15与真空泵组16及其中的弯头等均采用真空法兰连接。所述真空泵组16由旋片式真空泵、真空罗茨泵和高真空油扩散泵三级组成，可达到极限真空度为5×10^-3Pa。真空管路15上设置有真空计和阀门。

所述的物料加热装置包括物料坩埚7、设于物料坩埚7外壁的感应线圈8和测温电偶9；物料坩埚7与感应线圈8由耐热绝缘材料承托并与传动组件5连接，传动组件5与炉体2由密封套管连接。测温电偶9与感应线圈8的电缆于传动组件5中穿过，并通过汇流母排4与电控系统17连接。所述的感应线圈8采用异形紫铜管绕制，通过改变感应线圈中的交变磁场频率实现对物料的加热温度的控制，最高可以将物料加热到1700℃。结合测温电偶9与电控系统17，可以精确控制加热温度。

所述的连续进料装置11位于真空炉体的上方，其进料口伸入炉身2，该连续进料装置11的顶部设有上下两个可单独开合的小孔，在不影响系统真空度的情况下，实现连续进料。连续进料装置11与炉盖1采用焊接方式连接。所述的连续进料装置11具有可单独控制开合的上下两个小孔。所述的连续进料装置是在一次物料铸模后，通过隔离的进料装置将预先储藏于炉体顶部的混合金属物料投放到物料坩埚中的装置。

所述的出料装置10具有金属液收集模具，且位于所述的物料坩埚的下方。金属液收集模具可以将加热完毕后的残余纯金属一次浇铸成型。所述的电机3和传动组件5可以控制物料坩埚完成浇铸。

所述的冷凝收集装置包括多工位水冷冷凝盘组6、设有通孔的旋转升降轴12、循环水管路13和水箱14；所述的旋转升降轴12的一端经循环水管路13与水箱14相连，另一端与多工位水冷冷凝盘组6连接；所述的旋转升降轴12外接第三套气动装置；所述多工位水冷冷凝盘组6为内部中空结构，盘顶有进水口与出水口，中空结构内部焊接有水路隔断，确保冷却水流经整个冷凝盘。多工位水冷冷凝盘组6具有三个冷凝盘，每个冷凝盘内都通有冷凝水。使用时，冷凝盘悬停于所述的物料坩埚7的正上方。三个冷凝盘经连接管路与旋转升降轴12连接，通过旋转与升降，达到多工位回收的效果。多工位水冷冷凝盘组6的中央具有一个空位，便于连续进料装置11向物料坩埚7加料。所述的循环水管路13与水箱14连接，而水箱置于高于旋转升降轴12的位置，提供天然水头。同时在循环水管路13的入水管段中间安装有加压水泵，启动加压水泵后，水箱14中的水被加压注入旋转升降轴12的入水口，再通过轴内的通孔及下方的连接管路进入到水冷冷凝盘组6的入水口。之后水流在水泵提供的水头压力下，经过整个水冷冷凝盘后，从冷凝盘出水口流出，按与入水管路并行的出水管路返回水箱14，从而达到液体循环目的。水箱14的入水口位于水箱底部，而回水的出口位于水箱液面以上。

在收集物料时，冷凝盘下降到临近物料坩埚的上方，在一种金属收集完毕后，冷凝盘上升，并旋转离开物料坩埚，另一个冷凝盘旋转到物料坩埚上方并下降，等待收集下一种金属。

所述的电控系统是用一个控制柜完成所有对温度、压力和机构运转的监测与控制。

所述的气动装置是通过电机控制内部的冷凝与物料加热装置的位置变动以及炉体的开合。

本发明电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置的具体回收操作过程如下：

首先，通过气动装置使物料坩埚7位于连续进料装置11的出料口下方，一定量的物料经连续进料装置11的下小孔和出料口，落入到物料坩埚7中。

然后，封闭整个设备：包括真空管路阀门的关闭、炉身2上的进出门的关闭；连续进料装置11的下小孔关闭。

之后，控制真空泵组16启动，打开真空管路15上的阀门，观察设置于真空管路15中部的真空仪表读数达到预定值。

旋转并下降第一个工位的水冷冷凝盘到物料坩埚7的上方，开始加热物料到第一个设定温度，使第一种金属蒸发并冷凝于水冷冷凝盘上。

待第一种金属蒸发完全后，旋转第二个水冷冷凝盘到物料坩埚7上方，并升温到第二个设定温度。

以此类推，到所有需要蒸发的金属蒸发完成后，关闭加热，将剩余纯金属浇铸进出料装置10的模具中。

将物料坩埚7复位后，转动冷凝盘到空位。等待温度降到混合金属蒸发温度下后，打开连续进料装置11的下小孔进料。

在第二次进料结束后，关闭连续进料装置11的下小孔，此时系统真空度影响不大。在系统真空度迅速复位后，旋转冷凝盘于合适位置，继续升温，重复上面操作。

打开连续进料装置11的上小孔，为连续进料装置11补料，当补料结束后，关闭连续进料装置11的上小孔等待下一次进料。

Claims (6)

1.一种电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置，特征在于其构成包括真空炉体、设置在真空炉体内的物料加热装置与出料装置（10）、连续进料装置（11）、冷凝收集装置、电控系统（17），以及三套分别由电机（3）和传动组件（5）组成的气动装置；

所述的真空炉体包括炉盖（1）和炉身（2），所述的炉盖（1）外接第一套气动装置，所述的炉身（2）经真空管路（15）与真空泵组（16）连接；

所述的物料加热装置包括物料坩埚（7）、设于物料坩埚（7）外壁的感应线圈（8）和测温电偶（9），所述的感应线圈（8）和测温电偶（9）的电缆外接第二套气动装置；

所述的连续进料装置（11）位于真空炉体的上方，进料口伸入炉身（2），该连续进料装置（11）的顶部设有上下两个可单独开合的小孔；

所述的出料装置（10）具有金属液收集模具，且位于所述的物料加热装置的下方；

所述的冷凝收集装置包括多工位水冷冷凝盘组（6）、设有通孔的旋转升降轴（12）、循环水管路（13）和水箱（14）；所述的旋转升降轴（12）的一端经循环水管路（13）与水箱（14）相连，另一端与多工位水冷冷凝盘组（6）连接；所述的旋转升降轴（12）外接第三套气动装置，所述的水冷冷凝盘组（6）悬停于所述的物料坩埚（7）的正上方；

所述的三套气动装置的电缆经汇流母排（4）与电控系统（17）连接。

2.根据权利要求1所述的电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置，其特征在于，所述的炉身（2）上还设有观察窗口和供出料装置（10）的进出的门。

3.根据权利要求1所述的电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置，其特征在于，所述的感应线圈（8）采用异形紫铜管绕制，最高将物料加热到1700℃。

4.根据权利要求1所述的电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置，其特征在于，在所述的真空管路（15）上设置有真空计和阀门。

5.根据权利要求1所述的电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置，其特征在于，所述的真空泵组（16）包括旋片式真空泵、真空罗茨泵和高真空油扩散泵三级。

6.根据权利要求1所述的电子废弃物混合金属的真空连续分离回收装置，其特征在于，所述的多工位水冷冷凝盘组（6）由三个冷凝盘组成，各冷凝盘内通有冷凝水。