CN106345794A - 一种废线路板微波无氧裂解处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废线路板微波无氧裂解处理方法，本发明能够在实现废线路板的非金属材料与金属材料分离的同时，显著减少分离过程中稀贵金属的损耗，并将难以处理的环氧树脂等非金属材料转化为有用的可燃气体与重油，为后续废线路板中稀贵金属的熔炼电解回收提取奠定了较好的工艺条件。
Description
技术领域
本发明涉及电子垃圾环保处理与资源再生利用的技术领域，尤其涉及一种废线路板微波无氧裂解处理方法，具体指一种基于微波加热使废旧线路板在高温、无氧条件下，裂解为可燃性气体、重油、金属、碳粉等的处理方法。
背景技术
印刷电路板是整个电子工业的基础，废旧线路板中含有大量的有色金属以及部分高价值的稀贵金属，如金、银、钯、铂等，其中稀贵金属的品位是普通矿物的几十倍。然而，废弃印刷电路板中又含有铅、汞、六价铬、聚氯乙烯塑料、阻燃剂等多种有害物质，特别是线路板燃烧时含溴阻燃剂会转化成致癌的二噁英等。
目前，我国已进入家电报废淘汰的高峰期，预计每年有2000多万台(部)的家电和电子产品被淘汰。2009年2月25日，我国公布《废弃电器电子产品回收处理管理条例》，废旧线路板基于其的环境危害性和较高的再资源化价值，成为废旧家电处理的重中之重。发达国家很重视从废线路板的处理，并从废线路板中回收有色金属及稀贵金属，所采取的技术手段通常分为两大类：物理法和化学法。物理法主要用于常规金属(如铜、铝)的回收，如美国利用强力旋流分选机从废电脑线路板中回收铝；利用破碎、筛分、电选和磁选的方法从废印刷线路板中实现金、银与铁、铝、锌和锡的分离；瑞典利用电动滚筒静电分选机回收铜。化学法则包括湿法冶金及电化学法，主要用于提纯贵金属如金、银等。如瑞典Boliden公司和加拿大Noranda公司对含贵金属电子废弃物的回收，其回收流程如下：1)熔化；2)转化；3)阳极铸造；4)电解铜；5)贵金属的精炼；6)锡铅的回收。物理法的优点是对环境的污染非常小，有利于适应各项法律法规，其缺点是回收率不高，对物理性质接近的金属无法进行分离，所以仅能应用于低价值处理等领域。而化学法的优点是回收率很高，有利于保证企业的回收收益，但其缺点也非常明显，就是线路板中的无机材料的化学性质十分稳定，酸浸等工艺耗酸量大、反应时间长、效率低、产生的废液量多，并且废液中的污染成分复杂，污染严重。
申请号为CN201210523740.4的发明专利公开了一种废线路板破碎分选方法与系统，该发明将废线路板通过破碎、除铁、研磨、风选、高压静电分选单元、粉尘废气处置等等工序，得到纯度为99.5％的含铜金属富集体。但该专利能耗较高，破碎、研磨等工序产生了大量的粉尘污染，并且在线路板破碎、研磨的过程中，稀贵金属会与含铜金属分离混入到废金属粉中，严重影响稀贵金属的回收率。
申请号为CN201510598245.3的发明专利公开一种废弃电路板全湿法回收工艺，该发明将废线路板通过破碎、重选后得到废弃电路板多金属粉末，并用浓度为0.1～4mol/L的酸溶液对废弃电路板多金属粉末进行浸出，再对浸出液进行电解得到阴极铜。但该方法耗酸高，且产生了大量的含酸的重金属废液，为后续的污染治理造成了较重的负担。
综上所述，因此，针对我国现有废旧电路板的处理方式和特点，目前迫切需要开发出一种高效、低能耗、环保的废线路板预处理工艺，实现废线路板的环保处理及高值再资源化利用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有废线路板回收处理技术中存在的不足，提供一种废线路板微波无氧裂解处理方法，具有快速高效、能耗成本低、资源利用率高、污染排放少等显著特点。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种废线路板微波无氧裂解处理方法，其方法步骤如下：
A、从废旧电子电器产品上拆卸下废线路板，利用机械或加热脱焊的方式去除废线路板上的电子元器件，电子元器件包括芯片、电感、电容或散热器；
B、将步骤A中得到去除电子元器件的废线路板用剪切式破碎机破碎至块状的废线路板；
C、将步骤B中得到的块状废线路板置入微波裂解炉中并且通入氮气保护，块状废线路板在频率为2455±50MHz的微波辐照条件下，同时使得微波裂解炉的炉内在15分钟内快速升温至600～650℃，然后维持微波裂解炉的炉内温度在600～650℃条件下20～25分钟后停止加热，并自然冷却至常温；所述块状废线路板在微波裂解炉中裂解会产生裂解气和残留固体物质；
D、将步骤C中产生的裂解气从微波裂解炉的气体出口引出后，经喷淋水冷却后得到液态的重油和气态的可燃气体，并经过水汽分离器分为液态部分和气态部分，然后从液态部分中分离出重油，重油经蒸馏后得到焦油和化工材料；气态部分为可燃性气体，该可燃性气体可直接用作燃料使用；
E、将步骤C中废线路板裂解后残留的固体物质包括为碳粉、玻璃纤维、金属屑，固体物质通过破碎、震动筛分的方式将碳粉、玻璃纤维、金属屑进行分离；其中碳粉可用于制备活性炭，金属屑通过熔炼电解可获得铜、金或银。
为了更好地实现本发明，所述步骤E中的熔炼电解方法如下：
将所述金属屑置于熔炼电解池中电解，熔炼电解池的阴极获得电解铜，熔炼电解池的阳极获得含金、银的阳极泥，将阳极泥进行进一步的电解精炼获得单独的金和单独的银。
作为优选，所述步骤E中的固体物质通过若干次破碎、震动筛分循环方式将碳粉、玻璃纤维、金属屑进行分离。
作为优选，所述步骤C的块状废线路板在微波裂解炉中裂解反应过程中维持炉内气压不超过0.5Mpa。
本发明提供一种优选的废线路板微波无氧裂解处理方法，更为详细的处理方法步骤如下：
a.将废旧电子电器产品上拆下来的废线路板，利用机械、加热脱焊等方式去除线路板上较大的电子元器件，如芯片、电感、电容、散热器等。
b.将步骤a中得到的除去电子元器件的废线路板用剪切式破碎机破碎至较小块状的废线路板。
c.将步骤b中得到小块状的废线路板置入微波裂解炉中，通入氮气保护，在频率2455±50MHz的微波辐照条件下，在15分钟内快速升温至600-650℃(升温过慢会造成线路板碳化，影响到裂解气的产生)，并维持该温度条件20-25分钟后停止加热，并自然冷却至常温。
d.将步骤c中产生的裂解气从微波裂解炉的裂解气出口引出后，经喷淋水冷却后得到液态的重油和气态的可燃气体，并经过水汽分离器分为液态和气态部分。其中，液态部分中可分离出重油，经蒸馏后得到焦油和化工材料；气态部分为可燃性气体，可直接用作燃料使用。
e.将步骤c中废线路板裂解后残余的固体物质主要为碳粉、玻璃纤维、铜、稀贵金属等。固体物质通过破碎、震动筛分的方式可将碳粉、玻璃纤维、金属屑等进行分离。其中碳粉可用于制备活性炭，金属屑通过熔炼电解可获得电解铜和金、银等稀贵金属。
本发明的目的具体通过以下步骤可以达到：
A.先将废线路板从废旧电子电器产品上拆解下来，再利用机械、加热脱焊等方式将废线路板上的电子元器件拆解下来。拆解下来的废旧电子元器件可作为二手电子元器件进行销售，或回收其中的材料；
B.将去除电子元器件的废线路板用剪切式破碎机破碎至任意两点间的最大距离为20mm～200mm的块状线路板；
C.将块状线路板装入容器中放入微波裂解炉中，通入氮气保护利用，微波裂解炉的磁控管进行加热，在频率2455±50MHz的微波辐照条件下，在15分钟内快速升温至600-650℃，待裂解气体排出后逐步减少保护氮气的导入量，并控制炉内的气压不超过0.5Mpa。微波裂解炉维持该温度条件20-25分钟后停止加热，自然冷却至常温；
D.将线路板裂解产生的裂解气从裂解气出口引出后经喷淋水冷却，冷凝得到的重油随喷淋水和裂解气一起进入到水汽分离器中，并分离成气态和液态两部分。气态部分主要成分为CH4和CO，收集后可作为燃气使用；液态部分经油水分离后，水可以作为喷淋水循环使用，重油经蒸馏后得到焦油。
E.废线路板裂解后残余的固体物质主要成分为碳粉、玻璃纤维、铜、稀贵金属等。将固体物质从容器中倒出后，通过剪切破碎、分级筛震动筛分等方式经固体物质分离为碳粉、玻璃纤维和金属屑。对于分离出的碳粉，利用高压电选机电选分离，可获得高纯度的碳粉，用于制备活性炭；对于分离出的玻璃纤维，可用于制备水玻璃。对于分离出的金属屑，通过熔炼电解，阴极可获得电解铜，阳极可获得含金银等稀贵金属的阳极泥，将阳极泥进行进一步的电解精炼可获得高纯度的金、银等稀贵金属。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明能够在实现废线路板的非金属材料与金属材料分离的同时，显著减少分离过程中稀贵金属的损耗，并将难以处理的环氧树脂等非金属材料转化为有用的可燃气体与重油，为后续废线路板中稀贵金属的熔炼电解回收提取奠定了较好的工艺条件。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：
实施例
如图1所示，一种废线路板微波无氧裂解处理方法，其方法步骤如下：
A、从废旧电子电器产品上拆卸下废线路板，利用机械或加热脱焊的方式去除废线路板上的电子元器件，电子元器件包括芯片、电感、电容或散热器；
B、将步骤A中得到去除电子元器件的废线路板用剪切式破碎机破碎至块状的废线路板；
C、将步骤B中得到的块状废线路板置入微波裂解炉中并且通入氮气保护，块状废线路板在频率为2455±50MHz的微波辐照条件下，同时使得微波裂解炉的炉内在15分钟内快速升温至600～650℃，然后维持微波裂解炉的炉内温度在600～650℃条件下20～25分钟后停止加热，并自然冷却至常温；所述块状废线路板在微波裂解炉中裂解会产生裂解气和残留固体物质；所述步骤C的块状废线路板在微波裂解炉中裂解反应过程中维持炉内气压不超过0.5Mpa。
D、将步骤C中产生的裂解气从微波裂解炉的气体出口引出后，经喷淋水冷却后得到液态的重油和气态的可燃气体，并经过水汽分离器分为液态部分和气态部分，然后从液态部分中分离出重油，重油经蒸馏后得到焦油和化工材料；气态部分为可燃性气体，该可燃性气体可直接用作燃料使用；
E、将步骤C中废线路板裂解后残留的固体物质包括为碳粉、玻璃纤维、金属屑，固体物质通过破碎、震动筛分的方式将碳粉、玻璃纤维、金属屑进行分离；其中碳粉可用于制备活性炭，金属屑通过熔炼电解可获得铜、金或银。
所述步骤E中的熔炼电解方法如下：将所述金属屑置于熔炼电解池中电解，熔炼电解池的阴极获得电解铜，熔炼电解池的阳极获得含金、银的阳极泥，将阳极泥进行进一步的电解精炼获得单独的金和单独的银。
所述步骤E中的固体物质通过若干次破碎、震动筛分循环方式将碳粉、玻璃纤维、金属屑进行分离。
本发明的工作原理通过以下步骤可以达到：
A.先将废线路板从废旧电子电器产品上拆解下来，再利用机械、加热脱焊等方式将废线路板上的电子元器件拆解下来。拆解下来的废旧电子元器件可作为二手电子元器件进行销售，或回收其中的材料；
B.将去除电子元器件的废线路板用剪切式破碎机破碎至任意两点间的最大距离为20mm～200mm的块状线路板；
C.将块状线路板装入容器中放入微波裂解炉中，通入氮气保护利用，微波裂解炉的磁控管进行加热，在频率2455±50MHz的微波辐照条件下，在15分钟内快速升温至600-650℃，待裂解气体排出后逐步减少保护氮气的导入量，并控制炉内的气压不超过0.5Mpa。微波裂解炉维持该温度条件20-25分钟后停止加热，自然冷却至常温；
D.将线路板裂解产生的裂解气从裂解气出口引出后经喷淋水冷却，冷凝得到的重油随喷淋水和裂解气一起进入到水汽分离器中，并分离成气态和液态两部分。气态部分主要成分为CH4和CO，收集后可作为燃气使用；液态部分经油水分离后，水可以作为喷淋水循环使用，重油经蒸馏后得到焦油。
E.废线路板裂解后残余的固体物质主要成分为碳粉、玻璃纤维、铜、稀贵金属等。将固体物质从容器中倒出后，通过剪切破碎、分级筛震动筛分等方式经固体物质分离为碳粉、玻璃纤维和金属屑。对于分离出的碳粉，利用高压电选机电选分离，可获得高纯度的碳粉，用于制备活性炭；对于分离出的玻璃纤维，可用于制备水玻璃。对于分离出的金属屑，通过熔炼电解，阴极可获得电解铜，阳极可获得含金银等稀贵金属的阳极泥，将阳极泥进行进一步的电解精炼可获得高纯度的金、银等稀贵金属。
实施例一
西南某公司，选取了2000块废手机线路板，在用热风去除废手机线路板上面的电子原件之后，用剪切式破碎机破碎为20mm～50mm的小块，称重(31712克)后将小块状的废线路板放入陶瓷质的容器中，置入微波裂解炉后关闭炉盖。向炉体通入氮气的同时启动微波加热，并在15分钟内快速升温至600℃，维持该温度条件20分钟之后停止加热。加热过程中产生的裂解气体用冷淋水冷却后通过汽水分离、油水分离回收燃气和重油678克。待炉体自然冷却至室温后，打开炉盖，从容器中倒出固体残渣，人工分选后、分级筛筛分后分离出碳粉22213克、玻璃纤维1425克、金属屑5177克。金属屑通过熔炼电解后回收99.9％电解铜4674克，99.5％金33.21克、银68.64克。
实施例二
西南某公司，选取了100块废电脑线路板，在用热风去除电脑线路板上面的电子原件之后，用剪切式破碎机破碎为20mm～50mm的小块，称重(31155克)后将小块状的废线路板放入陶瓷质的容器中，置入微波裂解炉后关闭炉盖。向炉体通入氮气的同时启动微波加热，并在15分钟内快速升温至650℃，维持该温度条件25分钟之后停止加热。加热过程中产生的裂解气体用冷淋水冷却后通过汽水分离、油水分离回收燃气和重油623克。待炉体自然冷却至室温后，打开炉盖，从容器中倒出固体残渣，人工分选后、分级筛筛分后分离出碳粉20651克、玻璃纤维1355克、金属屑5644克。金属屑通过熔炼电解后回收99.9％电解铜4897克，99.5％金6.14克、99.5％银22.33克。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种废线路板微波无氧裂解处理方法，其特征在于：其方法步骤如下：
A、从废旧电子电器产品上拆卸下废线路板，利用机械或加热脱焊的方式去除废线路板上的电子元器件，电子元器件包括芯片、电感、电容或散热器；
B、将步骤A中得到去除电子元器件的废线路板用剪切式破碎机破碎至块状的废线路板；
C、将步骤B中得到的块状废线路板置入微波裂解炉中并且通入氮气保护，块状废线路板在频率为2455±50MHz的微波辐照条件下，同时使得微波裂解炉的炉内在15分钟内快速升温至600～650℃，然后维持微波裂解炉的炉内温度在600～650℃条件下20～25分钟后停止加热，并自然冷却至常温；所述块状废线路板在微波裂解炉中裂解会产生裂解气和残留固体物质；
D、将步骤C中产生的裂解气从微波裂解炉的气体出口引出后，经喷淋水冷却后得到液态的重油和气态的可燃气体，并经过水汽分离器分为液态部分和气态部分，然后从液态部分中分离出重油，重油经蒸馏后得到焦油和化工材料；气态部分为可燃性气体，该可燃性气体可直接用作燃料使用；
E、将步骤C中废线路板裂解后残留的固体物质包括为碳粉、玻璃纤维、金属屑，固体物质通过破碎、震动筛分的方式将碳粉、玻璃纤维、金属屑进行分离；其中碳粉可用于制备活性炭，金属屑通过熔炼电解可获得铜、金或银。
2.按照权利要求1所述的一种废线路板微波无氧裂解处理方法，其特征在于：所述步骤E中的熔炼电解方法如下：
将所述金属屑置于熔炼电解池中电解，熔炼电解池的阴极获得电解铜，熔炼电解池的阳极获得含金、银的阳极泥，将阳极泥进行进一步的电解精炼获得单独的金和单独的银。
3.按照权利要求1或2所述的一种废线路板微波无氧裂解处理方法，其特征在于：所述步骤E中的固体物质通过若干次破碎、震动筛分循环方式将碳粉、玻璃纤维、金属屑进行分离。
4.按照权利要求1所述的一种废线路板微波无氧裂解处理方法，其特征在于：所述步骤C的块状废线路板在微波裂解炉中裂解反应过程中维持炉内气压不超过0.5Mpa。
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