CN106311442A - 一种电子废弃物流态化分选方法 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种电子废弃物流态化分选方法，包括步骤：(1)将电子废弃物进行两级或多级湿法破碎；(2)将破碎后的电子废弃物颗粒进行筛分，获得不同粒径分布的粉碎物料；(3)将所得的不同粒径分布的粉碎物料分别投入流化床进行流态化分选，将粉碎物料中的轻物料与重物料分离。获得的重物料是以铜为主的金属富集体，并含少量金、银贵重金属，可进一步提纯回收相关金属；获得的轻物料是以环氧树脂、玻璃纤维为主的非金属材料，含有金属铝及少量的其它金属，提纯回收金属，所得非金属物料可用作包括建筑材料或吸附剂。本发明操作简便、清洁环保、应用前景广阔，便于实现分选过程的连续化和自动化等特点。

Description

一种电子废弃物流态化分选方法
技术领域
本发明属于电子废弃物综合利用技术领域，具体涉及电子废弃物流态化分选方法。
背景技术
近年来，全世界电子废弃物正以每年大约4000万吨的速度被人类“制造出来”，电子产品性能的不断发展以及消费电子市场的不断扩张，使得全球范围内数码电子产品生产消费数量随之急剧增加，产生的电子废弃物数量也在以每年3％-6％的速度不断上升，增长速度超过了总废弃物的3倍以上，是增速最快的垃圾。虽然电子废弃物中包含了大量对人类健康有严重危害的物质，但电子产品在制造过程中为了达到各种性能使用了大量的贵重金属，其中蕴含了远比矿藏资源丰富的金、钯、银、铜、铁、锡、铝、铅等金属资源。
目前，常见的电子废弃物的处理方法主要有：机械物理法、湿法、火法、生物处理法、真空法、超临界流体处理法或几种技术相结合。其中，生物处理法、真空法和超临界流体处理法一度得到实验室研究的重视，但处理量有限，故目前使用最多的是机械物理处理法、湿法和火法。
流态化分选技术广泛应用于化工、石油、矿业、冶金及环保等领域，且其应用领域还在不断扩大。在矿业分选过程中，基于颗粒间的密度差异，水流将较轻的物料向上带走，而重物料则由于向上水流不能支撑它而沉降，或由于重物料的足够惯性而不能剧烈改变方向穿过水流沉降，被水流带走的轻物料从轻组分出料口得到收集，达到金属与非金属大致分离的目的。因此，流态化分选技术运用于电子废弃物粉碎料的分选实质是松散——分层和输送——分离过程。将流态化分选技术应用于电子废弃物的分选富集是基于电子废弃物中金属和非金属间的密度差而进行的。置于分选体系中的物料，受到水的浮力、动力和其他机械力的推动而松散，松散的颗粒群，由于沉降时运动状态的差异，不同密度颗粒发生分层转移，并通过流体运动介质的作用达到分离。流态化分选具有分选精度高、污染小、便于实现分选过程的连续化和自动化的特点，在电子废弃物的金属回收方面，显示出了独特优势。
本发明所提供的电子废弃物流态化分选方法，为电子废弃物的回收处理提供了一种有效的方法和手段。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子废弃物流态化分选方法，解决现阶段电子废弃物中有价金属无法有效回收的难题，并实现对电子废弃物中的普通金属及稀贵金属的清洁高效回收。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案。
一种电子废弃物流态化分选方法，包括如下步骤：
(1)将电子废弃物进行两级或多级湿法破碎；
(2)将步骤(1)中破碎后的电子废弃物颗粒进行筛分，获得不同粒径分布的粉碎物料；
(3)将步骤(2)中所得的不同粒径分布的粉碎物料分别投入流化床进行流态化分选，将粉碎物料中的轻物料与重物料分离。
进一步地，步骤(1)中，所述两级或多级湿法破碎是采用颚式破碎机、冲击式破碎机、高速万能粉碎机、剪切式破碎机或球磨机中的一种或一种以上的组合，进行两级或多级湿法破碎，将电子废弃物破碎至粉末状，实现金属与非金属的解离。
进一步地，步骤(2)中，所述筛分是采用标准筛，将破碎后的电子废弃物颗粒进行筛分，获得不同粒径分布的粉碎物料；基于电子废弃物中不同组分的机械物理特性，各个粒径分布的破碎物料所含金属品位有显著差异，随着分布粒径的减小，所含金属品位越低，金属趋向于较粗粒径分布，有93～95％的金属集中在0.075～0.35mm的粒径范围。
进一步地，步骤(2)中，所述不同粒径分布的粉碎物料的粒径范围为：0.25～0.35mm、0.18～0.25mm、0.106～0.18mm、0.075～0.106mm。
进一步地，步骤(3)中，所述流态化分选是通过液-固流化床对不同粒径分布的粉碎物料分别进行流态化分选，以水作为流体，根据不同粒径分布选择流速范围，将轻物料与重物料分离，水过滤后经处理回收利用。
进一步地，步骤(3)中，不同粒径分布的粉碎物料流态化分选的操作流速范围有较大差异：粒径为0.075-0.106mm时，流速为0.014-0.016m/s；粒径为0.106-0.18mm时，流速为0.020-0.023m/s；粒径为0.18-0.25mm时，流速为0.033-0.044m/s；粒径为0.25-0.35mm时，流速为0.050-0.075m/s。
进一步地，步骤(3)中，不同粒径分布的粉碎物料在不同流速下，所得重物料中金属品位和回收率也不尽相同；粒径为0.075-0.106mm时，流速为0.014-0.016m/s，总金属品位为66.41-70.67％，总金属回收率为73.1-84.5％；粒径为0.106-0.18mm时，流速为0.020-0.023m/s，总金属品位为70.70-78.80％，总金属回收率为86.0-93.1％；粒径为0.18-0.25mm时，流速为0.033-0.044m/s，总金属品位为80.01-87.92％，总金属回收率为80.0-94.6％；粒径为0.25-0.35mm时，流速为0.050-0.075m/s，总金属品位为86.79-91.09％，总金属回收率为82.1-98.3％。
进一步地，步骤(3)中，不同粒径分布的粉碎物料在不同流速下，所得重物料中铜金属品位和回收率也不尽相同；其中，粒径为0.075-0.106mm时，流速为0.014-0.016m/s，得到的铜品位为38.93-41.54％，铜回收率为83.7-96.2％；粒径为0.106-0.18mm时，流速为0.020-0.023m/s，得到的铜品位为57.84-66.26％，铜回收率为83.6-95.4％；粒径为0.18-0.25mm时，流速为0.033-0.044m/s，得到的铜品位为69.79-75.76％，铜回收率为83.1-99.9％；粒径为0.25-0.35mm时，流速为0.050-0.075m/s，得到的铜品位为72.15-75.87％，铜回收率为82.4-98.9％。
进一步地，步骤(3)中，所述轻物料是以环氧树脂、玻璃纤维为主的非金属材料，含有金属铝及少量的其它金属；轻物料经过滤后，提纯回收金属，所得非金属物料用作包括建筑材料或吸附剂。
进一步地，步骤(3)中，所述重物料是以铜为主的金属富集体，并含少量金、银贵重金属；重物料经过滤后，送往冶炼厂进一步提纯回收相关金属。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明提供的电子废弃物的预处理工艺是湿法破碎工艺，能够有效避免破碎过程中刺激性气体和粉尘的产生，减少了环境污染。
(2)本发明所采用的液-固流态化分选方法，具有工艺适应性强、工艺流程简单，操作方便、资源综合利用率高，分选精度高、污染小、便于实现分选过程的连续化和自动化等优点，在电子废弃物的金属回收方面，显示出了独特优势。
(3)本发明提供的分选方法，金属品位可达到91.09％，回收率高达98.3％，具有明显的经济效益，为电子废弃物的回收处理提供了一种有效的方法，可创造显著的经济、环境及社会效益。
附图说明
图1是本发明液-固流态化分选装置示意图。
图2是不同粒径分布的废旧手机线路板颗粒的形貌电镜图。
具体实施方式
以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
图1为本发明液-固流态化分选装置示意图，包括进样口1、流化床2、分布板3、流量计4、球阀5、水泵6、循环水槽7、滤网8。
实施例1
(1)用人工拆卸的方法先将插槽、接口、电容、电阻等元器件与基板分开，将基板剪成20mm×20mm左右的待粉碎料，称取500g废旧手机印刷线路板基板，采用高速万能粉碎机将废旧手机印刷线路板破碎成粉末状；
(2)采用标准筛进行筛分，获得粒径分别为0.25～0.35mm、0.18～0.25mm、0.106～0.18mm、0.075～0.106mm的粉碎物料，借助于电子探针观察各个粒径分布的粉碎物料的形貌，分析金属与非金属的解离状况，不同粒径分布的粉碎物料的形貌如图2所示，其中a为0.25～0.35mm、b为0.18～0.25mm、c为0.106～0.18mm、d为0.075～0.106mm的粉碎物料的形貌；并采用原子吸收分光光度计测定各分布粒径颗粒中金属含量，得到的测定结果如表1所示。
表1不同粒径分布的废旧手机线路板颗粒金属组成
由表1可知，在废旧手机印刷线路板中，金属铜含量最高，其余金属含量依次为锡、铅、铝、铁、锌、镍、贵金属金和银。不同金属由于机械物理性能的差异在各粒级的富集程度也不尽相同。铜主要富集于0.25～0.35mm和0.18～0.25mm两个粒径，品位分别为43.89％、28.5％；锡主要富集于0.25～0.35mm和0.075～0.106mm两个粒径，品位分别为4.45％、3.29％；铅也主要富集于0.25～0.35mm和0.075～0.106mm两个粒径，品位分别为3.15％、2.44％；铝主要富集于0.18～0.25mm、0.106～0.18mm和0.075～0.106mm三个粒径，品位分别为1.90％、1.71％、2.35％。另外，对贵金属而言，虽然含量较少，但从数据中也表现出了一定的富集程度。
(3)分别对0.25～0.35mm、0.18～0.25mm、0.106～0.18mm、0.075～0.106mm的四个粒径范围的粉碎物料采取不同的操作流速进行分选实验，加料量分别为50g；不同的流速下，在重物料出料口收集物料并取样，测定取出样品中金属含量。综合分析各流速下金属的回收率、分选效率以确定适宜的分选流速，得到的结果如表2所示。
表2不同粒径分布的废旧手机线路板颗粒分选操作流速
表3不同粒径分布的废旧手机线路板颗粒分选操作流速
由表2、表3可知，不同粒径分布的粉碎物料流态化分选的操作流速有较大差异，所得重物料中金属品位和回收率也不尽相同。
根据颗粒最小流化速度、终端沉降速度公式计算废旧手机线路板颗粒中不同组分的颗粒理论流化区间，得到的最小流化速度及终端沉降速度分别如表4、表5所示。
表4不同粒径分布的废旧手机线路板颗粒中主要成分的最小流化速度
表5不同粒径分布的废旧手机线路板颗粒中主要成分的终端沉降速度
综合分析轻物料与重物料中主要成分，并与原子吸收测试结果对比，实验结果表明实际操作流速在颗粒理论流化区间内，且在最佳操作流速范围内，轻物料中主要成分是金属铝、少量其它金属以及非金属。
不同粒径分布的重物料的主要组分及含量如表6所示。
表6不同粒径分布的重物料的主要组分及含量
由表6可知，得到的重物料是以铜为主的金属富集体，并含少量金、银等贵重金属，重物料中的各类金属经流态化分选后均得到一定程度的富集，然而由于密度、颗粒形状和大小、分布状态、金属解离程度等因素的差异，线路板颗粒中的不同金属呈现出不同程度的富集过程。例如金属铝，密度与原料中的非金属较为接近，其颗粒终端沉速小于最佳操作流速，因此，铝随非金属颗粒被水流带出床层，导致其流态化分选富集效果较差。而其它金属密度较大，呈现出较好的富集效果。另外，从表6中也可看出，废旧手机印刷线路板的流态化分选适宜于较大粒径分布的颗粒系统。将得到的重物料经过滤后，进一步提纯回收相关金属。
不同粒径分布的轻物料的主要组分及含量如表7所示。
表7不同粒径分布的轻物料的主要组分及含量
由表7可知，轻物料中的主要组分为树脂、玻璃纤维、金属铝及少量其它金属，由于密度、颗粒形状和大小、分布状态等因素的影响，线路板颗粒中的金属铝的颗粒终端沉速小于最佳操作流速，随非金属颗粒被水流带出床层。另外，不同金属的解离程度不同，在流态化分选过程中，尽管密度较大的金属的终端沉降速度远大于操作流速，但夹带现象仍不可避免。将得到的轻物料经过滤后，提纯回收金属，所得非金属物料用作建筑材料或吸附剂等。

Claims (10)

1.一种电子废弃物流态化分选方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将电子废弃物进行两级或多级湿法破碎；
(2)将步骤(1)中破碎后的电子废弃物颗粒进行筛分，获得不同粒径分布的粉碎物料；
(3)将步骤(2)中所得的不同粒径分布的粉碎物料分别投入流化床进行流态化分选，将粉碎物料中的轻物料与重物料分离。
2.根据权利要求1所述的一种电子废弃物流态化分选方法，其特征在于：步骤(1)中，所述两级或多级湿法破碎是采用颚式破碎机、冲击式破碎机、高速万能粉碎机、剪切式破碎机或球磨机中的一种或一种以上的组合，进行两级或多级湿法破碎，将电子废弃物破碎至粉末状，实现金属与非金属的分离。
3.根据权利要求1所述的一种电子废弃物流态化分选方法，其特征在于：步骤(2)中，所述筛分是采用标准筛，将破碎后的电子废弃物颗粒进行筛分，获得不同粒径分布的粉碎物料；基于电子废弃物中不同组分的机械物理特性，各个粒径分布的粉碎物料所含金属品位有显著差异，随着分布粒径的减小，所含金属品位越低，金属趋向于较粗粒径分布，有93～95％的金属集中在0.075～0.35mm的粒径范围。
4.根据权利要求1所述的一种电子废弃物流态化分选方法，其特征在于：步骤(2)中，所述不同粒径分布的粉碎物料的粒径范围为：0.25～0.35mm、0.18～0.25mm、0.106～0.18mm、0.075～0.106mm。
5.根据权利要求1所述的一种电子废弃物流态化分选方法，其特征在于：步骤(3)中，所述流态化分选是通过液-固流化床对不同粒径分布的粉碎物料分别进行流态化分选，以水作为流体，根据不同粒径分布选择流速范围，将轻物料与重物料分离，水过滤后经处理回收利用。
6.根据权利要求1所述的一种电子废弃物流态化分选方法，其特征在于：步骤(3)中，不同粒径分布的粉碎物料流态化分选的操作流速范围有较大差异：粒径为0.075-0.106mm时，流速为0.014-0.016m/s；粒径为0.106-0.18mm时，流速为0.020-0.023m/s；粒径为0.18-0.25mm时，流速为0.033-0.044m/s；粒径为0.25-0.35mm时，流速为0.050-0.075m/s。
7.根据权利要求1所述的一种电子废弃物流态化分选方法，其特征在于：步骤(3)中，不同粒径分布的粉碎物料在不同流速下，所得重物料中金属品位和回收率也不尽相同；粒径为0.075-0.106mm时，流速为0.014-0.016m/s，总金属品位为66.41-70.67％，总金属回收率为73.1-84.5％；粒径为0.106-0.18mm时，流速为0.020-0.023m/s，总金属品位为70.70-78.80％，总金属回收率为86.0-93.1％；粒径为0.18-0.25mm时，流速为0.033-0.044m/s，总金属品位为80.01-87.92％，总金属回收率为80.0-94.6％；粒径为0.25-0.35mm时，流速为0.050-0.075m/s，总金属品位为86.79-91.09％，总金属回收率为82.1-98.3％。
8.根据权利要求1所述的一种电子废弃物流态化分选方法，其特征在于：步骤(3)中，不同粒径分布的粉碎物料在不同流速下，所得重物料中铜金属品位和回收率也不尽相同；其中，粒径为0.075-0.106mm时，流速为0.014-0.016m/s，得到的铜品位为38.93-41.54％，铜回收率为83.7-96.2％；粒径为0.106-0.18mm时，流速为0.020-0.023m/s，得到的铜品位为57.84-66.26％，铜回收率为83.6-95.4％；粒径为0.18-0.25mm时，流速为0.033-0.044m/s，得到的铜品位为69.79-75.76％，铜回收率为83.1-99.9％；粒径为0.25-0.35mm时，流速为0.050-0.075m/s，得到的铜品位为72.15-75.87％，铜回收率为82.4-98.9％。
9.根据权利要求1所述的一种电子废弃物流态化分选方法，其特征在于：步骤(3)中，所述轻物料是以环氧树脂、玻璃纤维为主的非金属材料，含有金属铝及少量的其它金属；轻物料经过滤后，提纯回收金属，所得非金属物料用作包括建筑材料或吸附剂。
10.根据权利要求1所述的一种电子废弃物流态化分选方法，其特征在于：步骤(3)中，所述重物料是以铜为主的金属富集体，并含少量金、银贵重金属；重物料经过滤后，送往冶炼厂进一步提纯回收相关金属。
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Title
于宁涛: "液固流化床回收废弃电路板金属机理研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》 *

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