CN108735399B - 基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备 - Google Patents

基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及对废线路板/废漆包线的处理设备的技术领域，公开了基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备，包括内部具有加热腔的炉膛以及炉胆，炉胆置于炉膛的加热腔内，且加热腔具有环绕在炉胆外周的加热环腔；炉胆的内部具有对废线路板/废漆包线进行热解熔析的处理腔，沿处理腔自上而下的方向，处理腔依序形成预热区、热解区、气化区以及集料区；预热区进行脱水预热处理，热解区裂解废线路板/废漆包线中的有机质，气化区将分解形成的焦炭气化以及分离合金，集料区将合金分离出来的金属集聚；实现了废线路板/废漆包线中金属的回收利用，使资源得到充分利用，同时处理方式环保节能，彻底杜绝二噁英的存在。

Description

基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备
技术领域
本发明涉及对废线路板/废漆包线的处理设备的技术领域，尤其是基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备。
背景技术
随着电子电气产品更新换代的加快，导致产品的平均使用年限越来越短。如电脑的平均使用寿命预计从1992的4.5年缩短为2005年的2年，据有关部门统计，目前中国每年有1500万台左右的彩电空调等大型家电报废，另有数千万部手机被淘汰，电子废弃物年增长5％～8％，欧洲电子废物产生量也以每年3％～5％的速度增长。随着印刷线路板产量的快速增加，制造过程中产生的边角废料的数量也越来越多。
漆包线是电机、电器和家用电器等产品的主要原材料,特别是近几年电力工业实现了持续快速增长,家用电器的迅速发展,漆包线的使用用量越来越大,随之而来的是大量废漆包线的产生。
由于PCB材料以及漆包线的组成多样化、组成结构复杂，造成处理难度极大。PCB以及漆包线的资源化回收是一个相当复杂的问题。因此针对废弃PCB以及漆包线的回收方法研究成为废弃电子电器产品的回收处理及再资源化研究领域的重点和难点之一。
目前，对于废旧PCB以及漆包线资源化处理技术主要有机械物理处理、化学处理、生物处理、超临界流体处理等，这些方法存在金属回收效率低、污染环境、能耗高、处理成本高等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备，旨在解决现有技术中缺乏一种高效节能环保的废线路板/废漆包线的连续处理设备的问题。
本发明是这样实现的，基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备，包括内部具有加热腔的炉膛以及炉胆，所述炉胆置于所述炉膛的加热腔内，且所述加热腔具有环绕在所述炉胆外周的加热环腔；所述炉胆的内部具有对废线路板/废漆包线进行热解熔析的处理腔，沿所述处理腔自上而下的方向，所述处理腔依序形成预热区、热解区、气化区以及集料区，所述预热区、所述热解区与所述气化区的温度依序升高，所述气化区与所述集料区的温度依序降低；所述预热区对废线路板/废漆包线进行脱水预热处理，所述热解区将废线路板/废漆包线中的有机质分解，所述气化区将分解后形成的焦炭气化以及分离合金，所述集料区将合金分离出来的金属集聚；所述炉胆的处理腔的中部设置有排气通道，所述排气通道的底部连通至所述集料区，且所述排气通道自上依序穿过所述气化区、所述热解区以及所述预热区，延伸至所述炉胆外部，与所述炉膛外的热解油气处理系统连通。
进一步地，所述预热区的温度范围控制在200℃-300℃，所述热解区的温度控制在350℃-550℃，所述气化区的温度范围控制在700℃-800℃，所述集料区的温度范围控制在400℃-500℃，所述炉膛的温度控制在850℃-900℃。
进一步地，所述炉胆的热解区通过管道与外部的氮气输入系统连通，所述氮气输入系统往所述热解区充入氮气。
进一步地，所述炉胆的气化区通过管道与外部的第一空气输入系统连通，所述第一空气输入系统向所述气化区充入空气。
进一步地，所述炉膛的加热环腔通过管道分别与外部的第二空气输入系统以及天然气输入系统连接，第二空气输入系统以及天然气输入系统分别往所述加热环腔输入空气以及天然气。
进一步地，所述排气管道具有置于所述炉胆内部的内置段；所述炉胆的处理腔的中部设置有多个中空管，所述中空管的底部连通至所述集料区，且所述中空管自上延伸，依序穿过所述气化区、热解区以及预热区；多个中空管呈依序环绕状布置，围合形成所述排气管道的内置段。
进一步地，所述中空管的内部设置有多个检测温度的热电偶，多个所述热电偶沿所述中空管的轴向依序布置，相邻的所述中空管之间具有间隔。
进一步地，所述热解油气处理系统通过回收管道连通至所述炉膛的加热环腔。
进一步地，所述炉膛顶部设置有与所述处理腔连通的给料装置，所述给料装置具有给料管道，所述给料管道内设有第一螺纹，朝向靠近所述炉膛的方向，所述第一螺纹的螺距逐渐减小。
进一步地，所述炉膛底部设有供所述炉料排出的螺旋下料机，所述螺旋下料机连通所述集料区，所述螺旋下料机具有下料管道，所述下料管道具有第二螺纹，用以螺旋出料。
与现有技术相比，本发明提供的基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备，通过设置炉胆以及炉膛，炉胆内部具有处理腔，炉胆与炉膛之间形成通过燃料燃烧从而对炉胆内的处理腔进行加热的加热环腔，当加热环腔内的燃料燃烧从而对处理腔进行加热，由废线路板/废漆包线构成的炉料进入处理腔后，先经预热区进行脱水预热处理，而后经热解区将树脂热解，再经气化区将热解产生的焦炭气化，使焦炭与合金分离，最后集料区将合金分离出来的金属集聚，实现了金属的回收利用，回收效率高，裂解气经排气通道排出后，部分冷却形成热解油回收利用。不能冷凝的气体送至炉膛的环形加热腔中燃烧，既起到燃料的作用，同时通过环形加热腔中的高温环境彻底分解可能的残存二噁英。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备的平面示意图；
图3是本发明实施例提供的基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备的俯视图。
图4是本发明实施例提供的基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备进行热解熔析的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
参照图1-4所示，为本发明提供较佳实施例。
热解工业上又称干馏，是将有机物质在隔绝空气的条件下加热或在少量氧气存在的条件下部分燃烧，使之转化成有用的燃料或化工原料的基本热化学过程。当温度达到200～500℃时，废PCB或废漆包线中的树脂基体裂解成气态、液态有机化合物及碳，形成H2、CO、CO2、CH4等稳定气体，其主要反应原理如方程(1)～(4)所示。
CnHm→xCH4+yH2+zC (1)
CH4+H2O→CO+3H2 (2)
C+H2O→CO+H2C (3)
C+CO2→2CO (4)
式中，m、n、x、y、z为比例分配系数。
所谓熔析是指各种物质由于熔点不同，在熔融状态或缓慢冷却工程中，使液相与固相分离。熔析是有色金属精炼的常用方法。
热解熔析是在密闭无氧或还原气氛体系或缺氧体系，控制一定温度，使有机物发生热解,分解生成气体、液体(油)、固体(焦)并加以回收的过程，低熔点金属及其合金焊料或镀层，与高熔点金属熔析分离。这是目前处理废旧电子物料最为有效的工艺，是化工和冶金技术的巧妙融合，是本处理工艺的理论基础，热解和熔析两领域的融合应用是世界首创，客观上巧妙解决环保和资源回收的难题。
本实施例提供的基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备，包括内部具有加热腔的炉膛120以及炉胆110，炉胆110置于炉膛120的加热腔内，且加热腔具有环绕在炉胆110外周的加热环腔121；炉胆110的内部具有对废线路板/废漆包线进行热解熔析的处理腔111，沿处理腔111自上而下的方向，处理腔111依序形成预热区113、热解区114、气化区115以及集料区116，预热区113、热解区114与气化区115的温度依序升高，气化区115与集料区116的温度依序降低；预热区113对废线路板/废漆包线进行脱水预热处理，热解区114将废线路板/废漆包线中的有机质分解，气化区115将分解后形成的焦炭气化以及分离合金，集料区116将合金分离出来的金属集聚；炉胆110的处理腔111的中部设置有排气通道112，排气通道112的底部连通至集料区116，且排气通道112自上依序穿过气化区115、热解区114以及预热区113，延伸至炉胆110外部，与炉膛120外的热解油气处理系统200连通。
上述提供的基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备，通过设置炉胆110以及炉膛120，炉胆110内部具有处理腔111，炉胆110与炉膛120之间形成通过燃料燃烧从而对炉胆110内的处理腔111进行加热的加热环腔121，当加热环腔121内的燃料燃烧从而对处理腔111进行加热，由废线路板/废漆包线构成的炉料进入处理腔111后，先经预热区113进行脱水预热处理，而后经热解区114将树脂热解，再经气化区115将热解产生的焦炭气化，使焦炭与合金分离，最后集料区116将合金分离出来的金属集聚，实现了金属的回收利用，回收效率高，不产生二噁英污染气体，节能环保，废线路板/废漆包线裂解过程所产生的裂解气经由排气通道112排出，经过油气分离(冷凝)将可凝结气体冷凝成油储存在热解油气处理系统200，不能冷凝气体重新送至加热环腔121中燃烧，既做燃料，又彻底分解可能残存的二噁英，节能环保。
本实施例提供的基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备，具有以下优点：
1)环保
热解熔析烧冶技术处理废PCB/废漆包线，热解产出的油气在密闭体系中(缺氧或还原气氛中不会合成二噁英)排出，热解油气经冷凝分离净化后在高温800～900℃组织燃烧，有效的杜绝二噁英的存在(二噁英在800℃26秒完全分解燃烧，1000℃1秒完全燃烧分解)。
高温热解是当今二噁英无害化处理最为有效的办法，现广为推广的城市垃圾碳化处理就是基于这原理的，医疗垃圾热解处理也是环保应用实例。
据相近热解炉试验研究(双回路立式垃圾热解炉试验研究)，SO2排放浓度仅为国家要求的10％，NO化物排放还不到国家标准的5％，其他气体及重金属排放浓度也远低于国家标准值的要求。多氯二苯并二噁英约为标准值的1％，多氯二苯并呋喃约为标准值的2％，远远低于国标及欧盟的标准值。
2)节能
热解熔析连续生产线比间断热解炉要节能60％以上，连续生产热解的油气可以有序的集中的组织起来进行环保回收处理，每吨废线路板至少有80公斤热解油气富余，基本满足熔化铜物料所需，有可能实现自热热解熔炼。
3)资源充分利用
金属回收率可达98％以上，是目前其他工艺不可比拟的。
废PCB/废漆包线利用竖式热解熔析炉进行热解熔析，其中铅锡铝等低熔点金属提前熔析分离出来，达高效回收底熔点合金及金属。由于树脂热解，使得风选，物理分选变得简单易行，使金属与非金属的完全分离。另加色选技术的应用，使得有色金属由于颜色不同，而实现高效分选回收。铜金银铂钯是无限共熔体，且铜是后续熔化炉金银铂钯最好的捕收剂。各技术的结合与应用使得金属回收率最大限度的得到保证，同时对于非金属部分的回收也是相当可观的。
具体地，预热区113的温度范围控制在200℃-300℃，热解区114的温度控制在350℃-550℃，气化区115的温度范围控制在700℃-800℃，集料区116的温度范围控制在400-500℃，炉膛120的温度控制在850℃-900℃；炉料先经过预热区113的预热，然后进入热解区114进行热解，然后经过气化区115和集料区116，严格控制各区之间的温度，有利于保证充分热解以及热解的完整性，提高金属的回收率，提高经济效益。
具体地，炉胆110的热解区114通过管道与外部的氮气输入系统130连通，氮气输入系统130往热解区114充入氮气；氮气输入系统130将向处理腔111内输入高压氮气，高压氮气将形成保护气氛，使炉料在无氧环境下发生热解反应，防止产生二噁英，同时高压氮气的输入过程有助于松动炉料，保证其均匀性和导热性，防止炉料加热后相互粘结并粘在炉胆110内壁上，便于炉料均匀地进入处理腔111充分热解。
氮气输入系统130包括氮气输入管道以及氮气控制阀门；氮气控制阀门便于实时控制氮气的输入量以及输入速度。
再者，炉胆110的气化区115通过管道与外部的第一空气输入系统140连通，第一空气输入系统140向气化区115充入空气；第一空气输入系统140向处理腔111内的气化区115内输入空气，这样可以进一步提高气化区115的炉温，有利于熔析出炉料中的铝，同时热解过程中生成的部分焦炭与气化区115的空气反应燃烧，提供了燃料，也减少了碳排放；第一空气输入单元包括第一空气管道以及第一空气阀门。
本实施例中，炉膛120的加热环腔121通过管道分别与外部的第二空气输入系统150以及天然气输入系统160连接，第二空气输入系统150以及天然气输入系统160分别往加热环腔121输入空气以及天然气；这样，第二空气输入系统150输入的空气与天然气输入系统160输入的天然气在加热环腔121发生燃烧，从而实现对炉胆110的加热，使处理腔111内的炉料发生热解熔析；第二空气输入系统150包括第二空气输入管道以及第二空气控制阀门；天然气输入系统160包括天然气输入管道以及天然气阀门。
排气管道具有置于炉胆110内部的内置段；炉胆110的处理腔111的中部设置有多个中空管，中空管的底部连通至集料区116，且中空管自上延伸，依序穿过气化区115、热解区114以及预热区113；多个中空管呈依序环绕状布置，围合形成排气管道的内置段；热解过程中产出的油气经排气管道传输至热解油气处理系统200，热解油气处理系统200分类回收油与气，可凝结气体冷凝成油储存起来。
具体地，中空管的内部设置有多个检测温度的热电偶，多个热电偶沿中空管的轴向依序布置，相邻的中空管之间具有间隔；热电偶监控实时温度，在温度过高或者过低时通过调节加热环腔121内可燃性气体的量来调节温度，有利于处理腔111中炉料均匀、充分、完整地进行热解熔析。
热解油气处理系统200通过回收管道连通至炉膛120的加热环腔121；这样，热解过程中产生的不可凝气体经热解油气处理系统200回流至加热环腔121，并在过剩氧气环境下充分燃烧，完全消除二噁英后达标排放。
本实施例中，炉膛120顶部设置有与处理腔111连通的给料装置170，给料装置170具有给料管道，给料管道内设有第一螺纹，朝向靠近炉膛120的方向，第一螺纹的螺距逐渐减小；这样，能最大限度地防止处理腔111内进入空气，保证热解在还原过程中进行，防止产生二噁英。
本实施例中，炉膛120底部设有供炉料排出的螺旋下料机180，螺旋下料机180连通集料区116，螺旋下料机180具有下料管道炉料经螺旋下料机180螺旋冷却至常温，再通过搅拌风选回收部分非金属杂质。通过手选/色选和磁选挑出炉料中大块的铝块和磁性材料，再通过锤破风选进一步回收非金属杂质，并进一步破碎炉料，破碎后的炉料再通过磁选进一步去除磁性材料。最后再通过破碎风选细化炉料，由旋风收尘，布袋收尘回收玻璃玻纤及其他氧化物和活性炭黑。细化后的炉料通过磁选和色选挑出磁性材料、铝和不锈钢等金属。最后铜及其他含金银铂钯粉料，经熔铜炉熔化除渣，经铜包浇铸成粗铜锭。
使用本实施例提供的基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备处理废线路板/废漆包线的具体工艺流程如下：
废PCB/废漆包线经破碎机破碎至20～40mm，经皮带上料送至炉顶料仓，经螺旋进料机加入热解熔析炉炉胆110，热解炉间接对炉胆110内炉料进行加热，停留时间1小时以上，保证炉料完全热解。炉料内铅、锡、及其低熔点合金，经底部螺旋下料机180汇集排出铸锭。炉料经不锈钢螺旋冷却至常温，再通过搅拌风选回收部分非金属杂质。通过手选和磁选挑出炉料中大块的铝块和磁性材料，再通过锤破风选进一步回收非金属杂质，并进一步破碎炉料，破碎后的炉料再通过磁选进一步去除磁性材料。最后再通过破碎风选细化炉料，由旋风收尘，布袋收尘回收玻璃玻纤及其他氧化物和活性炭黑。细化后的炉料通过磁选和色选挑出磁性材料、铝和不锈钢等金属。最后铜及其他含金银铂钯粉料，经熔铜炉熔化除渣，经铜包浇铸成粗铜锭。
热解过程中产出油气经热解油气处理系统200分类回收油与气，部分油气接至炉膛120油气烧嘴完全燃烧，多余部分油气经加压设备储存供熔铜炉烧冶备用。
天然气和热解燃气完全燃烧后，产生烟气从底部集烟管排至空气换热器，经引风机排至逆向喷淋动力波洗涤塔，至吸附塔中和、除雾、吸附，经排烟机，最后由烟囱达标排放。
熔铜炉尾气经热交换沉降收尘，多管冷却，布袋收尘，最后达标排放。
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 (5)

1.基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备，其特征在于，包括内部具有加热腔的炉膛以及炉胆，所述炉胆置于所述炉膛的加热腔内，且所述加热腔具有环绕在所述炉胆外周的加热环腔；所述炉胆的内部具有对废线路板/废漆包线进行热解熔析的处理腔，沿所述处理腔自上而下的方向，所述处理腔依序形成预热区、热解区、气化区以及集料区，所述预热区、所述热解区与所述气化区的温度依序升高，所述气化区与所述集料区的温度依序降低；所述预热区对废线路板/废漆包线进行脱水预热处理，所述热解区将废线路板/废漆包线中的有机质进行分解，所述气化区将分解后形成的焦炭气化以及分离合金，所述集料区将合金分离出来的金属集聚；所述炉胆的处理腔的中部设置有排气通道，所述排气通道的底部连通至所述集料区，且所述排气通道自上依序穿过所述气化区、所述热解区以及所述预热区，延伸至所述炉胆外部，与炉胆外的热解油气处理系统连通；所述炉胆的热解区通过管道与外部的氮气输入系统连通，所述氮气输入系统包括氮气输入管道以及氮气控制阀门；氮气控制阀门用于控制氮气的输入量以及输入速度；炉胆的热解区通过管道与外部的氮气输入系统连通，所述氮气输入系统按工艺要求适时往所述热解区充入氮气；所述炉胆的气化区通过管道与外部的第一空气输入系统连通，所述第一空气输入系统按工艺要求向所述气化区充入适量空气；所述排气管道具有置于所述炉胆内部的内置段；所述炉胆的处理腔的中部设置有多个中空管，所述中空管的底部连通至所述集料区，且所述中空管自上延伸，依序穿过所述气化区、热解区以及预热区；多个中空管呈依序环绕状布置，围合形成所述排气管道的内置段；所述炉膛顶部设置有与所述炉胆处理腔连通的给料装置，所述给料装置具有给料管道，所述给料管道内设有第一螺纹，朝向靠近所述炉膛的方向，所述第一螺纹的螺距逐渐减小；所述炉膛底部设有供炉料排出的螺旋下料机，所述螺旋下料机连通所述集料区，所述螺旋下料机具有下料管道，所述下料管道具有第二螺纹，用以螺旋出料；进一步的，热解过程中产出的油气经排气管道传输至热解油气处理系统，所述热解油气处理系统分类回收油与气；热解油气处理系统通过回收管道连通至炉膛的加热环腔，热解过程中产生的不可凝气体经热解油气处理系统回流至加热环腔，并在过剩氧气环境下充分燃烧。
2.如权利要求1所述的基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备，其特征在于，所述预热区的温度范围控制在200-300℃，所述热解区的温度控制在350℃-550℃，所述气化区的温度范围控制在700-800℃，所述集料区的温度范围控制在400-500℃，所述炉膛的温度控制在850℃-900℃。
3.如权利要求1所述的基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备，其特征在于，所述炉膛的加热环腔通过管道分别与外部的第二空气输入系统以及天然气输入系统连接，第二空气输入系统以及天然气输入系统分别往所述加热环腔输入空气以及天然气。
4.如权利要求3所述的基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备，其特征在于，所述中空管的内部设置有多个检测温度的热电偶，多个所述热电偶沿所述中空管的轴向依序布置，相邻的所述中空管之间具有间隔。
5.如权利要求4所述的基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备，其特征在于，所述热解油气处理系统通过回收管道连通至所述炉膛的加热环腔。
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