CN107828974A - 一种废线路板联合处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废线路板联合处理工艺，先将废线路板破碎，获得线路板碎片；然后将线路板碎片送入无氧状态下的热解炉进行热解，获得热解渣、热解油气混合物；再对热解油气混合物进行冷凝处理，获得热解油和热解气；热解气进行净化处理，将一部分净化后的热解气通入热解炉的燃烧室，燃烧供热；同时，利用热解油和热解气对含水率为75~85wt%的污泥进行烘干处理，获得含水率较低的污泥；将热解渣和含水率较低的污泥混合均匀，干燥，造粒，获得泥渣颗粒；将泥渣颗粒、造渣熔剂和还原剂混合均匀，加入熔池熔炼炉中，控制温度为1200~1300℃，同时，向熔池熔炼炉内喷入热解油，反应，获得粗铜和熔渣。

Description

一种废线路板联合处理工艺
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理领域，具体涉及一种废线路板联合处理工艺。
背景技术
随着现代社会科技的飞速发展，各种电子产品更新换代的周期日益缩短，我们在享受新科技带来便利的同时，也不得不向环境输送大量的废弃电子废物及电子产品加工过程中形成的边角料。印刷线路板是组成各种电子产品的一个重要零部件，也是电子垃圾的重要组成部分，其主要成分为高分子有机树脂、玻璃纤维、铜等多种金属，相对比例分别为30%、30%和40%，若处置不当，不仅会造成资源的大量流失，而且会产生二次污染，对环境和人类健康产生严重的危害；其次，还含有较多的铁，在回收铜时，往往需要考虑将铁等杂质元素去除的问题。
目前，国内外关于废电路板回收处理的方法主要包括机械物理分离法、湿法化学法、焚烧法和热解法。机械物理分离法在机械破碎过程中产生大量含玻璃纤维和树脂的粉尘，且金属回收率不高。湿法化学法虽回收率很高，但工艺中耗酸量大、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。焚烧法会使金属在高温下表面发生氧化，降低金属回收率和纯度，同时产生二噁英等有害气体，污染环境。回收技术大多侧重金属的回收，以粉末状态存在的非金属颗粒堆积体积庞大，除了少数用作填料外，更多的是作为垃圾填埋和焚烧，其中有害物质也易通过各种途径污染环境。
有机物的热解技术以其较低的污染排放和较高的能源回收率越来越受到社会的关注，废旧印刷线路板中的高分子有机材料通过热解，可以分解成热解油、热解气和热解碳，其中热解油和热解气可回收用于燃料或化工原料，热解碳为金属富集体、陶瓷和玻璃纤维的混合物，可进一步分离回收。但是目前热解技术大多还处于实验室研究阶段，且工艺尚不成熟，很难实现工业化和规模化生产，同时对产生的固相残渣一般作为一种废物或低级填充物，得不到很好的回收利用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种环保、高效且适用于工业化生产的废线路板处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种废线路板联合处理工艺，包括如下步骤：
S1、将废线路板破碎，获得线路板碎片；
S2、向热解炉内通入惰性气体，形成无氧环境；再将步骤S1中获得的线路板碎片送入热解炉进行热解，控制热解炉内温度为600~800℃，热解30~60min后，获得热解渣、热解油气混合物；
S3、对热解油气混合物进行冷凝处理，获得热解油和热解气；
S4、对步骤S3中获得的热解气进行净化处理，将一部分净化后的热解气返回热解炉的燃烧室，燃烧供热；同时，利用热解油和另一部分净化后的热解气燃烧产生的热量对含水率为75~85wt%的污泥进行烘干处理，获得含水率为15-25wt%的污泥；
S5、将步骤S2中热解渣和步骤S4中含水率15-25wt%的污泥混合均匀，干燥，造粒，获得平均粒径为5~8mm的泥渣颗粒；
S6、将步骤S5中获得的泥渣颗粒、造渣熔剂和还原剂混合均匀，加入熔池熔炼炉中，控制温度为1200~1300℃，同时，向熔池熔炼炉内喷入热解油，反应，获得粗铜和熔渣。
步骤S2中通过低温热解，使废线路板中的有机聚合物受热分解，生成热解油、热解气和热解渣，热解油和热解气可以作为燃料用于热解、熔炼工艺或外售，同时，通过热解温度的选择，使未分解的有机物最大程度地碳化，这样热解渣中的炭可作为后续熔炼的还原剂，且可减少热解气的产生量，减小热解气的净化压力；线路板上的铜和玻璃纤维等物被富集于热解渣中。步骤S4中以热解产生的热解油和热解气作为热源，对含水率为75~85wt%的污泥进行烘干，使之达到与热解渣造粒的要求，并在步骤S5中，将热解渣和污泥一起进行造粒，造粒获得的泥渣颗粒，密度较大，在后续的熔池熔炼过程中，泥渣颗粒被送入熔池熔炼炉后，可顺利沉入熔体中（若直接将热解渣投入熔池熔炼炉中，由于热解渣密度较小，很难沉入熔体内，导致熔炼不完全，无法使得铜与熔渣得到良好分离），并快速反应，获得粗铜，大大提升热解渣中铜的回收率。由于污泥中常含有一些包括铜在内的金属元素，这些金属元素的含量很低，富集回收成本巨大，本发明通过将污泥与线路板联合处理，利用热解气、热解油产生的热量烘干，并与热解渣造粒，投入熔池熔炼炉，不仅解决了热解渣单独投入熔池熔炼炉后，热解渣难以沉入熔体，反应不完全的问题，还解决了污泥中有价金属回收及污泥无害化处理的问题，一举多得，且无需外加额外能源，处理成本低。
优选地，泥渣颗粒的平均粒径为6~7mm。
进一步地，所述废线路板为不含元器件的废线路板。
进一步地，步骤S1中线路板碎片的尺寸为5×5~10×10cm，优选为6×6~8×8cm。
进一步地，步骤S2中惰性气体为氮气、氩气中的一种或两者的混合气体，优选为氮气。
进一步地，步骤S2之后还包括对热解炉排出的尾气进行处理的步骤，即将尾气通过余热回收锅炉回收余热后，依次进行碱液喷淋、酸液喷淋、酯液喷淋和活性炭吸附处理，再向大气排放。实现“近零”排放，净化了排放物。
优选地，步骤S4中含水率为75~85wt%的污泥为电镀污泥，这样的电镀污泥中含有2~3wt%的铜，由于含量太低，铜的富集成本很大，污泥经过烘干，变成含水率≤25wt%的污泥后，污泥中铜的含量提升至10~12wt%，这些铜可通过后续的熔炼过程富集进入粗铜中，这样同时实现电镀污泥的处理。
进一步地，步骤S5中，热解渣和含水率为15-25wt%的污泥的重量比为1:3~5。
优选地，步骤S6中，泥渣颗粒、造渣熔剂和还原剂的重量比为8~12:0.5~2:1.5~4.5。
优选地，步骤S6中，热解油按每吨粗铜90~100kg的添加量添加。
优选地，步骤S6中熔池熔炼炉为富氧侧吹熔池熔炼炉，该种熔池熔炼炉反应速度快、处理时间短，可大幅提升日处理量。
进一步地，步骤S6中造渣熔剂包括二氧化硅和氧化钙，其中，二氧化硅用于与铁元素结合，将铁固定于渣相，二氧化硅的添加量可根据泥渣颗粒中二氧化硅的含量最终确定，氧化钙的添加量可根据泥渣颗粒中氧化钙的含量最终确定。
进一步地，步骤S6中还原剂为废活性炭，在提供还原剂的同时，解决废活性炭的处理问题，节省成本，提高经济效益，该废活性炭可为由本发明工艺中尾气处理用过的废活性炭。
本发明熔池熔炼炉中发生的主要化学反应如下：
2Fe+O2==2FeO
2FeO+SiO2==2FeO·SiO2
3Fe+2O2==Fe3O4
6FeO+O2== Fe3O4
2Fe3O4+C+ 3SiO2==3(2FeO·SiO2)+CO2↑
2Cu+O2==2CuO
C+2CuO==4Cu+CO2
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明的线路板联合处理工艺可以实现线路板中金属回收和非金属的协同处置。通过低温热解，使线路板中的有机聚合物受热分解，生成热解油、热解气和热解碳，热解油冷凝收集，可提质后作为标准燃料用于热解、熔炼工艺、污泥烘干；而剩余富含铜、玻璃纤维的热解渣与污泥造粒后进行熔炼后，实现了含铜金属混合物与无机玻璃纤维的有效分离，且整个工艺过程中铜完全没有损耗。获得的粗铜可外售，含玻璃纤维的熔渣可用于修路或作为建筑辅材销售。
2、投资低，产能大。本工艺占地面积小，且可实现物料的连续运行，整个工艺过程操作简单，可实现高度机械自动化操作，适合工业化处理线路板和污泥。
3、熔炼效果好，通过污泥与热解渣联合造粒获得泥渣颗粒，泥渣颗粒投入熔池熔炼炉后可快速沉降至熔体内，同时快速参与反应，获得粗铜和熔渣。
4、环境效益显著。本工艺采用低温无氧热解，排气量少，没有二噁英产生的条件，且在还原状态下，重金属等有害成分大部分被固定在热解碳中，解决了飞灰、二噁英和重金属尾渣的问题，尾气经多重净化后排出，无二次污染。
5、本工艺综合能耗低，节能效率高，所用热量多由线路板原料自身提供。低温热解产生的热解气回炉燃烧，且对燃烧后产生的尾气进行了余热回收利用。
6、本工艺对原料的适应性强，无需特殊处理，备料简单，炉渣中含铜低、金属回收率高，铜的总体回收率可达96%以上。
附图说明
图1是本发明第一种实施方式的废线路板联合处理工艺的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种废线路板联合处理工艺，包括如下步骤：
S1、将废线路板破碎，获得线路板碎片；
S2、向热解炉内通入惰性气体，持续15~20min，赶走炉内空气形成无氧环境；采用柴油、天然气或热解油为燃料，对回转窑热解炉进行升温，当热解炉内温度高于100℃时，将步骤S1中获得的线路板碎片送入热解炉进行热解，控制热解炉内温度为750℃，热解45min后，获得热解渣、热解油气混合物；
S3、对热解油气混合物进行冷凝处理，获得热解油和热解气；
S4、对步骤S3中获得的热解气进行净化处理，将一部分净化后的热解气通入热解炉的燃烧室，燃烧供热；同时，利用热解油和另一部分净化后的热解气燃烧产生的热量对含水率为75~85wt%的污泥进行烘干处理，获得含水率为25wt%的污泥；
S5、将步骤S2中热解渣和步骤S4中含水率为25wt%的污泥混合均匀，干燥，造粒，获得平均粒径为5~8mm的泥渣颗粒；
S6、将步骤S5中获得的泥渣颗粒、造渣熔剂、还原剂混合均匀，加入富氧侧吹熔池熔炼炉中，控制温度为1250℃，同时，向富氧侧吹熔池熔炼炉内喷入热解油，反应，获得粗铜，同时渣料中的无机物和玻璃纤维被熔炼成建材。
熔渣排时放采用水淬工艺排放至水淬池，得到水淬渣。粗铜间断排放并浇铸成粗铜块，每处理1t废线路板，能获得粗铜0.34t，回收率可达96.5%。将熔炼炉产生的高温烟气通入余热锅炉和急冷却塔冷却降温，急冷塔出烟温度控制在150℃以下。冷却后烟气进入布袋除尘器，进行收尘处理；经综合处理的尾气通过烟囱排放。
检测表明，本发明中线路板热解后获得的热解渣中，极大部分组成成分为灰份，含量达到了93.2wt%，只含有少量的挥发份（4.94wt%）、极少量的水（1.11wt%）和固定碳（0.7wt%）。
所述废线路板为不含元器件的废线路板。
步骤S1中线路板碎片的尺寸为5×5~10×10cm。
步骤S2中惰性气体为氮气。步骤S2之后还包括对热解炉排出的尾气进行处理的步骤，即将尾气通过余热回收锅炉回收余热后，依次进行碱液喷淋、酸液喷淋、酯液喷淋和活性炭吸附处理，再向大气排放。
步骤S3中，热解油气混合物通过冷凝收集系统进行处理，该系统包括冷凝装置和收集罐，将热解油冷凝成热解油并在收集罐中收集。冷凝后剩余的热解气通过不凝气净化系统处理，该不凝气净化系统，包含一个或多个装有碱性水的水封罐，不凝气经过装有碱性水的水封罐净化吸收后，可再次进入热解炉燃烧室，燃烧产生的热风为热解炉加热。
步骤S4中含水率为75~85wt%的污泥为电镀污泥。
步骤S5中，热解渣和含水率为25wt%的污泥的重量比为1:4。
步骤S6中，泥渣颗粒、造渣熔剂和还原剂的重量比为10:1:3。
步骤S6中熔池熔炼炉为富氧侧吹熔池熔炼炉；步骤S6中造渣熔剂包括二氧化硅和氧化钙；步骤S6中还原剂为处理过热解尾气的废活性炭。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种废线路板联合处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将废线路板破碎，获得线路板碎片；
S2、向热解炉内通入惰性气体，形成无氧环境；再将步骤S1中获得的线路板碎片送入热解炉进行热解，控制热解炉内温度为600~800℃，热解30~60min后，获得热解渣、热解油气混合物；
S3、对热解油气混合物进行冷凝处理，获得热解油和热解气；
S4、对步骤S3中获得的热解气进行净化处理，将一部分净化后的热解气返回热解炉的燃烧室，燃烧供热；同时，利用热解油和另一部分净化后的热解气燃烧产生的热量对含水率为75~85wt%的污泥进行烘干处理，获得含水率为15-25wt%的污泥；
S5、将步骤S2中热解渣和步骤S4中含水率15-25wt%的污泥混合均匀，干燥，造粒，获得平均粒径为5~8mm的泥渣颗粒；
S6、将步骤S5中获得的泥渣颗粒、造渣熔剂和还原剂混合均匀，加入熔池熔炼炉中，控制温度为1200~1300℃，同时，向熔池熔炼炉内喷入热解油，反应，获得粗铜和熔渣。
2.根据权利要求1所述的废线路板联合处理工艺，其特征在于，所述废线路板为不含元器件的废线路板。
3.根据权利要求1所述的废线路板联合处理工艺，其特征在于，步骤S2之后还包括对热解炉排出的尾气进行处理的步骤，即将尾气通过余热回收锅炉回收余热后，依次进行碱液喷淋、酸液喷淋、酯液喷淋和活性炭吸附处理，再向大气排放。
4.根据权利要求1所述的废线路板联合处理工艺，其特征在于，步骤S4中含水率为75~85wt%的污泥为电镀污泥。
5.根据权利要求1所述的废线路板联合处理工艺，其特征在于，步骤S5中，热解渣和含水率为15-25wt%的污泥的重量比为1:3~5。
6.根据权利要求1所述的废线路板联合处理工艺，其特征在于，步骤S6中，泥渣颗粒、造渣熔剂和还原剂的重量比为8~12:0.5~2:1.5~4.5。
7.根据权利要求1所述的废线路板联合处理工艺，其特征在于，步骤S6中熔池熔炼炉为富氧侧吹熔池熔炼炉。
8.根据权利要求1所述的废线路板联合处理工艺，其特征在于，步骤S6中造渣熔剂包括二氧化硅和氧化钙。
9.根据权利要求1所述的废线路板联合处理工艺，其特征在于，步骤S6中还原剂为废活性炭。
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