CN104566398B - 一种处理废旧印刷电路板的装置和方法 - Google Patents

一种处理废旧印刷电路板的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种处理废旧印刷电路板的装置和方法，以解决现有装置不能使印刷线路板中的有机物得不到充分的燃烧分解，生产过程产生剧毒的二恶因和含碳烟尘的问题。该装置由撕碎机、流态化焚烧炉、水冷却器、旋风除尘器、布袋除尘器、活性碳吸附塔、碱液吸收塔、排风机依次连接而成。本方法将废旧印刷电路板破碎成一定粒度后，加入流态化焚烧炉中，利用废旧印刷电路板板基上的无机物燃烧产生的热量维持生产的运行。流态化焚烧炉产生的烟气经水冷却器急冷，进入收尘和吸收系统，可以从根本上杜绝二恶因和溴、汞对环境的危害。

Description

一种处理废旧印刷电路板的装置和方法
技术领域
本发明属于资源循环利用领域，涉及一种火法处理废旧印刷电路板的装置和方法。
背景技术
随着经济的快速发展，各种电子电器产品更新淘汰的速度逐年加快，随之产生的电子垃圾也逐年增加。印刷电路板是电子元器件电气连接的提供者，其主要成分有合成树脂、增强材料、铜箔、粘结剂等。电路板中的金属含量平均高达20%以上，主要含铜，具有相当高的经济价值。废旧印刷电路板不做处理直接堆存，需要占用大量的土地资源，印刷电路板中含有的高分子材料难以降解，对生态环境造成污染；另外印刷电路板中含有的铜等有价金属在直接堆存时也会造成资源浪费。
常规的废旧电路板处理方法为火法熔炼、湿法冶金、热解法和物理分选法等。
火法熔炼法采用传统的鼓风炉、反射炉。这两种炉子入炉物料从冷态逐步升温，印刷线路板中的有机物得不到充分的燃烧分解，生产过程产生剧毒的二恶因和含碳烟尘，因此浓烟滚滚，对环境污染相当严重。鼓风炉还需要焦炭做原料。
湿法冶金处理的基本原理主要是利用金属能溶解在硝酸-王水或者其他溶剂的特点，将金属与其印刷线路板板基材料分离，金属从溶液中回收。与火法冶金相比，废气排放少。但湿法冶金处理时强酸消耗量大，工艺复杂，产生大量难处理的酸性废水；印刷线路板板基经处理后附着强酸，使用和堆放都存在问题。
热解法主要应用于铜金属含量较低的废旧电路板或分离金属后的非金属材料的处理，该方法和设备并不成熟，回收后的可燃气体燃烧过程中同样存在二恶因、溴的污染，其热量也不能得到有效的回收利用。
物理分选法需要将废旧电路板粉碎成很细的粒度，然后根据金属和非金属的性质不同采用磁力、涡电流和静电方式将不同种类的物料分离。这种方法已成功用于处理废旧电路板，但因废旧印刷电路板相当柔韧，破碎和粉磨工艺复杂，能耗高，分离后的金属含杂质和有机物高，在熔化过程中对环境造成的污染也相当严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理废旧印刷电路板的装置，以解决现有装置不能使印刷线路板中的有机物得不到充分的燃烧分解，生产过程产生剧毒的二恶因和含碳烟尘的问题。
本发明的另一个目的是提供一种处理废旧印刷电路板的方法。
本发明技术方案如下：一种处理流态化焚烧废旧印刷电路板的装置，它由由四轴撕碎机、双轴撕碎机、流态化焚烧炉、水冷却器、旋风除尘器、布袋除尘器、活性碳吸附塔、碱液吸收塔、排风机依次连接而成。
作为本发明的进一步改进，所述流态化焚烧炉顶部设有操作口、加料口、喷枪口排烟口，所述流态化焚烧炉底部设有出料口，所述喷枪口中插有喷枪。
一种处理流态化焚烧废旧印刷电路板的方法，包括下列步骤：
步骤A.炉料处理：采用二级撕碎机将废旧印刷电路板撕碎到入炉粒度，先采用四轴撕碎机(11)进行初步撕碎，碎料送到双轴撕碎机中进一步撕碎到入炉粒度;
步骤B.流态化焚烧炉处理：将天然气和空气用加热烧嘴从操作口喷入，在流态化焚烧炉中加入炉渣使其熔化，并保持温度流态化焚烧炉炉温升到1150-1250℃；调整炉渣液面高度为1300-1500mm；
步骤C. 生产：用天然气作燃料，将喷枪从喷枪口插入炉内，缓慢降低喷枪，调整天然气和助燃空气流量，使其达到设定值，并保持天然气和空气的流量比为1:10；
继续插入喷枪，使其插入炉渣液面下200-300mm，在此过程中保持天然气和空气流量不变；
步骤D. 将步骤A中撕碎的废旧电路板碎料从流态化焚烧炉顶加料口（23）连续加入流态化焚烧炉内，控制炉内温度在1150-1250℃，在高温下玻璃纤维与印刷线路板上的金属铜熔化成液体，从流态化焚烧炉下部流出；
步骤E.炉温稳定后，关闭并取出加热烧嘴，减小喷枪内天然气流量，直至关闭天然气，流态化焚烧炉处于自热状态，喷枪一直提供助燃空气；打开出料口，调整熔体流出速度，从流态化焚烧炉（1）底部出料口（27）连续放出炉渣和粗铜，调整流态化焚烧炉下部熔化液体的流量以保持炉内液面高度为1300-1500mm;
步骤F.烟气无害处理：产生的烟气由炉顶排出的温度为950-1000℃，经水冷却器(3)急剧冷却到200-250℃，通过旋风除尘器(4)、布袋除尘器(5)除尘，活性碳吸附塔(6)，碱液吸收塔(7)后排空，收集的烟尘返回原料车间配料，最终随废旧电路板进入炉渣循环。
本发明采取以下措施杜绝二恶因的生成：
1、破碎后的细粒废旧印刷电路板直接加入流态化焚烧炉中的流态化沸腾层中，流态化沸腾层的温度为1200℃，细粒废旧印刷电路板在此温度下瞬间燃烧，再经过同温度下的炉膛，有机物分解和燃烧完全彻底，故无浓烟产生；二恶因的分解温度为800℃，分解时间约为0.5秒。本发明选择炉内温度为1200℃，选择炉膛高度使烟气在炉内停留1秒以上，以保证二恶因完全分解；
2、烟气采用水冷却器急冷，也可以采用空气冷却器急冷，冷却时间<1秒，冷却后的温度为200℃，低于二恶因再生成温度250℃，从而避免二恶因的再生成；
3、冷却后烟气通过旋风除尘器、布袋除尘器除尘，使附着在尘粒上的二恶因随尘除去；
4、除尘后的烟气进入活性碳吸附塔，残留的二恶因被活性碳吸附；
5、出吸附塔后的烟气进入碱性吸收塔，烟气中的溴和汞被碱液吸收除去。吸收塔中的碱液可以是纯碱（碳酸钠）、烧碱（氢氧化钠）和氢氧化铵的加水搅拌混合后的溶液；
6、吸附二恶因的活性碳返回配料系统进入流态化焚烧炉作为燃料。
本发明方法第一次将废旧印刷电路板破碎成一定粒度后，加入流态化焚烧炉中，利用废旧印刷电路板板基上的无机物燃烧产生的热量维持生产的运行。流态化焚烧炉产生的烟气经水冷却器急冷，进入收尘和吸收系统，可以从根本上杜绝二恶因和溴、汞对环境的危害。该方法除开炉时需加燃料升温外，正常生产不需要添加燃料，单位炉床面积生产能力大，烟气对环境无影响，设备运行可靠。
附图说明
图1是一种处理废旧印刷电路板的装置的结构示意图；
图2是一种处理废旧印刷电路板的装置中流态化焚烧炉的结构示意图。
附图标记含义如下：11.四轴撕碎机，12. 双轴撕碎机，2.流态化焚烧炉，3.水冷却器，4.旋风除尘器，5.布袋除尘器烟罩，6. 活性碳吸附塔，7. 碱液吸收塔，8.风机，22.操作口，23.加料口，24.喷枪，25.喷枪口，26.排烟口，27.出料口。
具体实施方式
下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明采用燃料为天然气，也可以采用液化石油气或汽油、柴油、粉煤等燃料，采用液体燃料时喷枪的构造需进行改变。
原料：为市场收购废旧印刷电路板，可含有电子元器件。
所用设备：撕碎机、旋风除尘器、布袋除尘器、排风机碱液吸收塔和活性碳吸附塔均为商购。
一种处理流态化焚烧废旧印刷电路板的装置，它由四轴撕碎机11、双轴撕碎机12、流态化焚烧炉2、水冷却器3、旋风除尘器4、布袋除尘器5、活性碳吸附塔6、碱液吸收塔7、排风机8依次连接而成。
流态化焚烧炉2顶部设有操作口22、加料口23、喷枪口25排烟口26，所述流态化焚烧炉2底部设有出料口27，所述喷枪口25中插有喷枪24。废旧印刷电路板由加料口22加入炉内，炉内所有气体均由排烟口23排出，喷枪由喷枪口插入炉内，助燃空气和燃料由喷枪喷出，燃料可以用液化石油气、煤气、粉煤；炉内操作和炉内状况观察、开炉加热均在操作口进行。
本实施例处理对象是环氧玻璃布覆铜板，其主要工业组分见表1，灰分成分见表2，试验流态化焚烧炉开炉采用天然气做燃料，其化学成分见表3；流态化焚烧炉处理废旧印刷电路板出炉烟气成份见表4，物料平衡见表5。
实施例1
步骤A.炉料处理：采用二级撕碎机将废旧印刷电路板撕碎到入炉粒度，将环氧玻璃布覆铜板废旧电路板碎料由铲车铲运到一号高倾角胶带输送机，由一号胶带输送机运送到第一级撕碎设备四轴撕碎机(11)进行初步撕碎，碎料由四轴撕碎机下部的二号胶带输送机运送到第二级撕碎设备双轴撕碎机中进一步撕碎到入炉粒度;
步骤B.流态化焚烧炉处理：用天然气作燃料，将天然气和空气用加热烧嘴从操作口22喷入，在流态化焚烧炉2中加入炉渣使其熔化，并保持温度流态化焚烧炉炉温升到1250℃；调整炉渣液面高度为1500mm；
步骤C. 生产：用天然气作燃料，将喷枪24从喷枪口25插入炉内，缓慢降低喷枪，调整天然气和助燃空气流量，使其达到设定值，并保持天然气和空气的流量比为1:10；
继续插入喷枪，使其插入炉渣液面下300mm，在此过程中保持天然气和空气流量不变，此时从操作口22可以看到炉内液体呈流态化剧烈沸腾状；
步骤D. 将步骤A中撕碎的废旧电路板碎料由三号胶带输送机连续加入从流态化焚烧炉顶加料口23连续加入流态化焚烧炉2内，控制炉内温度在1250℃，在高温下玻璃纤维与印刷线路板上的金属铜熔化成液体，从流态化焚烧炉下部流出；
步骤E.炉温稳定后，关闭并取出加热烧嘴，减小喷枪内天然气流量，直至关闭天然气，流态化焚烧炉处于自热状态，喷枪一直提供助燃空气；打开出料口，调整熔体流出速度，从流态化焚烧炉1底部出料口27连续放出炉渣和粗铜，调整流态化焚烧炉下部熔化液体的流量以保持炉内液面高度为1500mm;
步骤F.烟气无害处理：产生的烟气由炉顶排出的温度为1000℃，经水冷却器(3)急剧冷却到250℃，通过旋风除尘器(4)、布袋除尘器(5)除尘，活性碳吸附塔(6)，碱液吸收塔(7)后排空，收集的烟尘返回原料车间配料，最终随废旧电路板进入炉渣循环，出炉烟气成分见表4。
水冷却器、旋风除尘器、布袋除尘器收集的烟尘主要成份为SiO2，返回原料车间配料，最终随废旧电路板进入炉渣循环。
实施例2
步骤A.炉料处理：采用二级撕碎机将废旧印刷电路板撕碎到入炉粒度，将环氧玻璃布覆铜板废旧电路板碎料由铲车铲运到一号高倾角胶带输送机，由一号胶带输送机运送到第一级撕碎设备四轴撕碎机(11)进行初步撕碎，碎料由四轴撕碎机下部的二号胶带输送机运送到第二级撕碎设备双轴撕碎机中进一步撕碎到入炉粒度;
步骤B.流态化焚烧炉处理：用天然气作燃料，将天然气和空气用加热烧嘴从操作口（22）喷入，在流态化焚烧炉（2）中加入炉渣使其熔化，并保持温度流态化焚烧炉炉温升到1150℃；调整炉渣液面高度为1300mm；
步骤C. 生产：用天然气作燃料，将喷枪（24）从喷枪口（25）插入炉内，缓慢降低喷枪，调整天然气和助燃空气流量，使其达到设定值，并保持天然气和空气的流量比为1:10；
继续插入喷枪，使其插入炉渣液面下200mm，在此过程中保持天然气和空气流量不变，此时从操作口22可以看到炉内液体呈流态化剧烈沸腾状；
步骤D. 将步骤A中撕碎的废旧电路板碎料由三号胶带输送机连续加入从流态化焚烧炉顶加料口（23）连续加入流态化焚烧炉(2)内，控制炉内温度在1150℃，在高温下玻璃纤维与印刷线路板上的金属铜熔化成液体，从流态化焚烧炉下部流出；
步骤E.炉温稳定后，关闭并取出加热烧嘴，减小喷枪内天然气流量，直至关闭天然气，流态化焚烧炉处于自热状态，喷枪一直提供助燃空气；打开出料口，调整熔体流出速度，从流态化焚烧炉（1）底部出料口（27）连续放出炉渣和粗铜，调整流态化焚烧炉下部熔化液体的流量以保持炉内液面高度为1300mm;
步骤F.烟气无害处理：产生的烟气由炉顶排出的温度为950℃，经水冷却器(3)急剧冷却到200℃，通过旋风除尘器(4)、布袋除尘器(5)除尘，活性碳吸附塔(6)，碱液吸收塔(7)后排空，收集的烟尘返回原料车间配料，最终随废旧电路板进入炉渣循环。

Claims (1)

1.一种处理废旧印刷电路板的方法，其特征是它包括下列步骤：
步骤A.炉料处理：采用二级撕碎机将废旧印刷电路板撕碎到入炉粒度，先采用四轴撕碎机(11)进行初步撕碎，碎料送到双轴撕碎机（12）中进一步撕碎到入炉粒度;
步骤B.流态化焚烧炉处理：将天然气和空气用加热烧嘴从操作口（22）喷入，在流态化焚烧炉（2）中加入炉渣使其熔化，并保持温度流态化焚烧炉炉温升到1150-1250℃；调整炉渣液面高度为1300-1500mm；
步骤C. 生产：用天然气作燃料，将喷枪（24）从喷枪口（25）插入炉内，缓慢降低喷枪，调整天然气和助燃空气流量，使其达到设定值，并保持天然气和空气的流量比为1:10；
继续插入喷枪，使其插入炉渣液面下200-300mm，在此过程中保持天然气和空气流量不变；
步骤D. 将步骤A中撕碎的废旧电路板碎料从流态化焚烧炉顶加料口（23）连续加入流态化焚烧炉(2)内，控制炉内温度在1150-1250℃，在高温下玻璃纤维与印刷线路板上的金属铜熔化成液体，从流态化焚烧炉下部流出；
步骤E.炉温稳定后，关闭并取出加热烧嘴，减小喷枪内天然气流量，直至关闭天然气，流态化焚烧炉处于自热状态；打开出料口，调整熔体流出速度，从流态化焚烧炉（1）底部出料口（27）连续放出炉渣和粗铜，调整流态化焚烧炉下部熔化液体的流量以保持炉内液面高度为1300-1500mm;
步骤F.烟气无害处理：产生的烟气由炉顶排出的温度为950-1000℃，经水冷却器(3)急剧冷却到200-250℃，通过旋风除尘器(4)、布袋除尘器(5)除尘，活性碳吸附塔(6)，碱液吸收塔(7)后排空，收集的烟尘返回原料车间配料，最终随废旧电路板进入炉渣循环。
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