CN111411236B - 线路板的熔炼系统及熔炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种线路板的熔炼系统及熔炼方法。该熔炼系统包括：热解装置、油气分离单元、侧吹熔炼装置和富氧空气喷吹装置。热解装置为回转式热解炉，设置有加料口、夹套加热入口、热解烟气出口、热解油气出口和热解残渣出口，线路板经加料口加入；油气分离单元设置有热解油气入口、不凝气出口、热解油出口，热解油气入口与热解油气出口相连通，不凝气出口与夹套加热入口相连通；侧吹熔炼装置设置有热解残渣入口、熔剂入口、富氧空气入口、熔炼烟气出口、粗铜出口和水淬渣出口，热解残渣入口与热解残渣出口连通；及富氧空气喷吹装置用于向侧吹熔炼装置喷吹富氧空气。上述熔炼系统在使用过程实现了无需补充还原剂和燃料及高效回收有价金属的效果。

Description

线路板的熔炼系统及熔炼方法
技术领域
本发明涉及废线路板回收领域，具体而言，涉及一种线路板的熔炼系统及熔炼方法。
背景技术
中节能及江西瑞林采用富氧顶吹熔炼法对废线路板搭配含铜污泥进行处理，但是该工艺中废线路板未经热解直接进行熔炼时会产生大量黑烟等有毒气体。
现有文献(CN 108642286 A)提供了一种线路板的处理方法，该方法包括。该处理方法包括：将线路板进行裂解，得到裂解烟气和固渣；以及将裂解烟气作为重金属污泥侧吹熔炼过程中的部分燃料对重金属污泥进行侧吹熔炼。上述工艺会产生大量的黑烟等毒气，因而该工艺的环保性较差。
现有文献(CN 108707750 A)提供了一种含铜污泥和线路板的综合处理方法，该综合处理方法包括：将含铜污泥和废活性炭进行混合造粒，得到含铜污泥颗粒；将含铜污泥颗粒和线路板进行侧吹熔炼。该工艺利用侧吹炉喷吹燃料进行补热熔炼，并需要不断外加还原剂。
现有文献(CN104878205A)单独熔炼回收废线路板中有价金属的方法，但该方法并没有明确给出其使用的炉型，且热解渣配碳进行熔炼不符合生产实际，因为热解渣中已经含有足够量有机碳。
在此基础上有必要提出一种环保性好，无需进行外加燃料补热，也无需外加还原剂的线路板的处理方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种线路板的熔炼系统及熔炼方法，以解决现有的针对线路板的处理方法存在需要不断补热和额外添加还原剂的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种线路板的熔炼系统，该熔炼系统包括：热解装置、油气分离单元、侧吹熔炼装置和富氧空气喷吹装置，热解装置为回转式热解炉，设置有加料口、夹套加热入口、热解烟气出口、热解油气出口和热解残渣出口，且线路板经加料口加入；油气分离单元设置有热解油气入口、不凝气出口、热解油出口，且热解油气入口与热解油气出口相连通，不凝气出口与夹套加热入口相连通，用于补热；侧吹熔炼装置设置有热解残渣入口、熔剂入口、富氧空气入口、熔炼烟气出口、粗铜出口和水淬渣出口，热解残渣入口与热解残渣出口连通；及富氧空气喷吹装置用于向侧吹熔炼装置喷吹富氧空气，以使热解残碳燃烧成一氧化碳。
进一步地，油气分离单元包括：冷凝装置和储油装置，冷凝装置设置有热解油气入口、不凝气出口和热解油出口，不凝气出口与夹套加热入口连通；及储油装置的入口端与热解油出口连通。
进一步地，熔炼系统还包括燃烧器，燃烧器设置在夹套加热入口，用于使不凝气进行燃烧。
进一步地，熔炼系统还包括烟气净化单元，烟气净化单元设置有第一烟气入口，第一烟气入口与热解烟气出口相连通。
进一步地，烟气净化单元包括：骤冷装置和碱吸收装置，骤冷装置设置有第一烟气入口和冷却气出口；及碱吸收装置设置有冷却气入口和脱酸气出口，冷却气入口与冷却气出口连通。
进一步地，烟气净化单元还包括吸附装置，吸附装置的入口端与脱酸气出口连通。
进一步地，吸附装置为活性炭吸附装置。
进一步地，熔炼系统包括预处理单元，预处理单元包括破碎装置和分选装置。破碎装置设置有线路板入口和碎料出口，碎料出口与加料口连通；分选装置设置在碎料出口与加料口之间的流路上，以去除线路板中的夹带物。
本申请的另一方面还提供了一种线路板的熔炼方法，该熔炼方法包括：使线路板进行热解，得到第一烟气、热解油气和热解残渣；使热解油气进行油气分离，得到不凝气和热解油，并将不凝气再次进行热解过程；及将热解残渣与富氧空气进行侧吹熔炼，得到粗铜、第二烟气和水淬渣，控制喷氧量使熔池内碳燃烧成CO，保持熔池内强还原气氛。
进一步地，油气分离过程包括：将不凝气进行燃烧，得到燃烧气，并将燃烧气再次输送至热解过程。
进一步地，熔炼方法还包括：将第一烟气进行烟气净化处理，得到净化尾气；优选地，烟气净化过程包括：将第一烟气进行骤冷，得到冷却气；及使冷却气通入碱性溶液中，得到脱酸气。
进一步地，烟气净化过程还包括：将脱酸气在吸附装置中进行处理，以去除脱酸气中的杂质；优选地，吸附装置为活性炭吸附装置。
进一步地，热解过程的温度为450～600℃，保温时间为0.5～1.5h；侧吹熔炼过程的温度为1250～1350℃，熔炼渣型为SiO2-Al2O3-CaO-FeO四元渣系，其中CaO/SiO2＝0.4～1.3，Al2O3/SiO2＝0.21～0.4，FeO％＜20％，控制每吨热解渣喷吹75％富氧空气量为20×103Nm3～25×103Nm3。
进一步地，在进行热解过程之前，熔炼方法还包括：将线路板进行破碎，得到碎料；及将碎料进行磁性分选，以回收碎料中的有机成分；优选地，碎料的粒度为20～30mm。
应用本发明的技术方案，采用上述熔炼系统对线路板进行单独处理时，热解处理可以避免废线路板直接熔炼时有机物燃烧所造成大量污染，利用所得不凝气返回热解装置实现热解自热回用。同时富氧燃烧热解残渣中大量残碳对熔池供热，且能够作为还原剂，在强还原气氛下高效回收废线路板中有价金属，实现废线路板有价组分充分回收利用，环境友好生产。在此基础上，上述熔炼系统在使用过程实现了无需补充还原剂和燃料及高效回收有价金属的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种典型的实施方式提供的线路板的熔炼系统的示意图；以及
图2示出了根据本发明的一种典型的实施方式提供的线路板的熔炼方法的工艺流程图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、预处理单元；11、破碎装置；12、分选装置；20、热解装置；30、油气分离单元；31、冷凝装置；32、储油装置；40、侧吹熔炼装置；50、烟气净化单元；51、骤冷装置；52、碱吸收装置；53、吸附装置；60、富氧空气喷吹装置；70、燃烧器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，现有的针对线路板的处理方法存在需要不断外加燃料补热和额外添加还原剂的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种线路板的熔炼系统，如图1所示，该熔炼系统包括：热解装置20、油气分离单元30和侧吹熔炼装置40及富氧空气喷吹装置60。热解装置20为回转式热解炉，设置有加料口、夹套加热入口、热解烟气出口、热解油气出口和热解残渣出口，且线路板经加料口加入；油气分离单元30设置有热解油气入口、不凝气出口、热解油出口，且热解油气入口与热解油气出口相连通，不凝气出口与夹套加热入口相连通，用于补热；侧吹熔炼装置40设置有热解残渣入口、熔剂入口、富氧空气入口、熔炼烟气出口、粗铜出口和水淬渣出口，热解残渣入口与热解残渣出口连通；及富氧空气喷吹装置60用于向侧吹熔炼装置40喷吹富氧空气，以使热解残碳燃烧成一氧化碳。
在上述熔炼系统中，通过热解装置20将线路板中的环氧树脂等有机成分回收，得到热解油气、热解烟气和热解残渣；将热解油气通入油气分离单元30中进行油气分离，得到热解油和不凝气，不凝气经加料口输送至热解装置20的夹套加热入口中进行燃烧，为热解装置20提供热量；将热解残渣与富氧空气在侧吹熔炼装置40中进行侧吹熔炼，得到粗铜、水淬渣和第二烟气。侧吹熔炼过程中，热解残渣中含有大量有机碳和玻璃纤维，有机碳既可以作为燃料，通过与富氧空气进行充分燃烧进行供热。富氧空气喷吹装置60用于向侧吹熔炼装置40喷吹富氧空气，以使热解残碳燃烧成一氧化碳，这不仅能够为侧吹熔炼装置40提供热量，还能够保持熔池内的强还原气氛。在上述强还原气氛下，上述热解残渣中的有机碳还可以作为还原剂还原金属氧化物，提高金属元素的回收率；玻璃纤维进行造渣。
上述强还原气氛是指侧吹熔炼装置40的炉膛中为强还原气氛，优选地，上述强还原气氛中CO体积分数为15～25％。
采用上述熔炼系统对线路板进行单独处理时，热解处理可以避免废线路板直接熔炼时有机物燃烧所造成大量污染，利用所得不凝气返回热解装置实现热解自热回用。同时富氧燃烧热解残渣中大量残碳对熔池供热，且能够作为还原剂，在强还原气氛下高效回收废线路板中有价金属，实现废线路板有价组分充分回收利用，环境友好生产。在此基础上，上述熔炼系统在使用过程实现了无需补充还原剂和燃料及高效回收有价金属的效果。
夹套加热入口的作用为通过夹套加热部分燃料(如不凝气)，并将其通入热解装置20。
为了进一步提高侧吹熔炼过程的熔炼效率和粗铜的回收率，优选地，每吨热解渣喷吹75％富氧空气量为20×103Nm3～25×103Nm3。
在一种优选的实施例中，如图1所示，油气分离单元30包括冷凝装置31和储油装置32。冷凝装置31设置有热解油气入口、不凝气出口和热解油出口，不凝气出口与加料口连通，储油装置32的入口端与热解油出口连通。由于冷凝的温度不同，因而将热解油气在冷凝装置31中进行处理，能够将不凝气和热解油分开，以提高热解油储存过程中的安全性。为了进一步提高热解油和不凝气之间的分离度，更优选地，上述冷凝装置31为骤冷装置。
在一种优选的实施例中，如图1所示，上述熔炼系统还包括燃烧器70，燃烧器70设置在夹套加热入口，用于使不凝气进行燃烧。不凝气在输送至夹套加热入口之前，先进入燃烧器70进行燃烧，产生含有大量高温烟气。然后将高温烟气输送至热解装置20内能够为热解过程补充大量的热能。
在一种优选的实施例中，如图1所示，熔炼系统还包括烟气净化单元50，烟气净化单元50设置有第一烟气入口，第一烟气入口与热解烟气出口相连通。烟气净化单元50的设置有利于去除第一烟气中的二噁英、HBr、HCl、H2S等有害成分，从而有利于提高上述熔炼系统的环保性。
上述烟气净化单元50可以采用本领域常用的结构。在一种优选的实施例中，如图1所示，烟气净化单元50包括：骤冷装置51和碱吸收装置52，骤冷装置51设置有第一烟气入口和冷却气出口；及碱吸收装置52设置有冷却气入口和脱酸气出口，冷却气入口与冷却气出口连通。
将第一烟气通入骤冷装置51能够抑制甚至避免烟气中二噁英生成，然后通过碱吸收装置52有利于去除第一烟气中的酸性气体。相比于其它现有净化结构，采用上述结构的烟气净化单元50有利于进一步提高第一烟气的净化程度，更环保。
在一种优选的实施例中，如图1所示，烟气净化单元50还包括吸附装置53，吸附装置53的入口端与脱酸气出口连通。将吸附装置53的入口端与脱酸气出口连通有利于进一步提高脱酸气的净化程度。为了更进一步提高脱酸气的净化程度，更优选地，上述吸附装置53为活性炭吸附装置。
在一种优选的实施例中，如图1所示，熔炼系统包括预处理单元10，预处理单元10包括：破碎装置11和分选装置12，破碎装置11设置有线路板入口和碎料出口，碎料出口与加料口连通；分选装置12设置在碎料出口与加料口之间的流路上，以去除碎料中的铁及磁性元器件等夹带物。
通过破碎装置11能够将线路板进行破碎，得到碎料；然后通过分选装置12能够去除碎料中的铁及磁性元器件等夹带物。更优选地，上述分选装置12包括但不限于磁选装置、重选装置或风选装置。
本申请的另一方面还提供了一种线路板的熔炼方法，如图2所示，该熔炼方法包括：使线路板进行热解，得到第一烟气、热解油气和热解残渣；使热解油气进行油气分离，得到不凝气和热解油，并将不凝气再次进行燃烧以对热解过程补热；及将热解残渣与富氧空气进行侧吹熔炼，得到粗铜、第二烟气和水淬渣，控制喷氧量使熔池内碳燃烧成CO，保持熔池内强还原气氛。
在上述熔炼方法中，通过热解过程将线路板中的环氧树脂等有机成分回收，得到热解油气、第一烟气和热解残渣；将热解油气进行油气分离，得到热解油和不凝气，不凝气经加料口返回热解过程进行燃烧，为热解过程提供热量；将热解残渣与富氧空气进行侧吹熔炼，得到粗铜、水淬渣和第二烟气。侧吹熔炼过程中，热解残渣中含有大量有机碳和玻璃纤维，有机碳既可以作为燃料，通过与富氧空气进行充分燃烧进行供热。同时通过控制富氧空气通入量使侧吹熔炼过程为强还原气氛。在上述强还原气氛下，上述热解残渣中的有机碳可以作为还原剂高效还原线路板中的金属氧化物；玻璃纤维进行造渣。
采用上述熔炼方法对线路板进行单独处理时，热解处理避免废线路板直接熔炼时有机物燃烧所造成大量污染，利用所得热解气返回热解过程实现热解自热回用。同时富氧燃烧热解残渣中大量残碳对熔池供热，且作为还原剂能够在上述强还原气氛下高效回收废线路板中有价金属，实现废线路板有价组分充分回收利用，环境友好生产。在此基础上，上述熔炼方法在使用过程实现了无需补充还原剂和燃料的效果。
在一种优选的实施例中，油气分离过程包括：将不凝气进行燃烧，得到燃烧气，并将燃烧气输送至热解过程补热。不凝气在进行热解之前，先进行燃烧，产生含有大量热的高温烟气。高温烟气返回热解过程中能够补充大量的热能，从而能够实现热解自热回用，降低能源消耗。
在一种优选的实施例中，熔炼方法还包括：将第一烟气进行烟气净化处理，得到净化尾气。通过烟气净化过程有利于去除第一烟气中的二噁英、HBr、HCl、H2S等有害成分，从而有利于提高上述熔炼方法的环保性。
优选地，烟气净化过程包括：将第一烟气进行骤冷，得到冷却气；及使冷却气通入碱性溶液中，得到脱酸气。将第一烟气进行骤冷能够防止二噁英生成，然后将其通入碱性溶液中有利于去除第一烟气中的酸性气体。相比于其它现有净化方法，采用上述烟气净化方法有利于进一步提高第一烟气的净化程度。
在一种优选的实施例中，烟气净化过程还包括：将脱酸气在吸附装置53中进行处理，以去除脱酸气中的杂质。采用吸附装置53吸附脱酸气有利于进一步提高脱酸气的净化程度。更优选地，上述吸附装置53为活性炭吸附装置。
在一种优选的实施例中，热解过程的温度为450～600℃，保温时间为0.5～1.5h。相比于其它范围，将热解过程的温度和保温时间限定在上述范围内有利于进一步提高线路板的热解过程的充分热解程度，从而提高热解油气的产率，并进一步保证废线路板充分碳化。
在一种优选的实施例中，侧吹熔炼过程的温度为1250～1350℃，熔炼渣型为SiO2-Al2O3-CaO-FeO四元渣系，其中CaO/SiO2＝0.4～1.3，Al2O3/SiO2＝0.21～0.4，FeO％＜20％。控制每吨热解渣喷吹75％富氧空气量为20×103Nm3～25×103Nm3。侧吹熔炼过程的温度包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高线路板中粗铜的回收效率。
在一种优选的实施例中，在进行热解过程之前，熔炼方法还包括：将线路板依次进行破碎和磁性分选；将线路板进行破碎，得到碎料；然后通过磁性分选能够分选出线路板中的有机组分、玻璃纤维及有价金属，同时去除碎料中的铁及磁性元器件等夹带物。更优选地，破碎过程中的破碎粒度为20～30mm。更优选地，上述分选过程包括但不限于磁选法、重选法或风选法。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
采用附图1中所示的熔炼系统对线路板进行处理，工艺流程如图2所示。
上述线路板的熔炼方法包括：
将废线路板在破碎装置11中进行破碎，得到碎料，其中碎料的粒度为10～30mm；将上述碎料在分选装置12中进行物理分选(磁选)，以去除碎料中的铁制物、铝散热片或其他元器件等夹带物。
将分选后的物料加入热解装置20(热解炉)中加热至450℃，保温1.5h，进行低温热解，得到第一烟气、热解油气和热解残渣。
将上述热解油气输送至冷凝装置31(冷凝管)冷却至常温，以进行油气分离，得到20％热解油、15％不凝气及残留在炉内的65％热解残渣。将不凝气在燃烧器中进行充分燃烧产生高温烟气，然后将高温烟气返回热解装置20(热解炉)进行补热，实现自热回用。热解装置20(热解炉)产生的第一烟气的温度保持＞800℃，然后依次进行经骤冷装置51进行骤冷、经碱吸收装置52进行脱酸处理，以及吸附装置53(活性炭吸附装置)进行吸附，去除二噁英、HBr、HCl、H2S等有害成分；热解油存储在储油装置33中备用或外卖。
将热解残渣加入侧吹熔炼装置40(侧吹炉)中，利用热解渣中大量有机碳作为燃料，同时经富氧空气喷吹装置60向侧吹熔炼装置40(侧吹炉)内吹入富氧空气(氧浓度75％，每吨热解渣所需的富氧空气量为20×103Nm3)，使热解残渣充分燃烧，以对其进行供热，产出粗铜和炉渣，熔炼渣型为SiO2-Al2O3-CaO-FeO四元渣系；其中炉渣中，CaO/SiO2的重量比为0.4，Al2O3/SiO2的重量比为0.21，FeO的重量百分含量为18％，熔炼温度1350℃。经熔炼后，粗铜含铜98.63wt％，铜回收率95.87wt％，烟气经余热回收及烟气处理后达标排放。
实施例2
与实施例1的区别为：热解过程的温度500℃，保温时间为1h，侧吹熔炼过程的温度为1300℃。
产出粗铜和炉渣，粗铜含铜97.24wt％，铜回收率93.96wt％，烟气经余热回收及烟气处理后达标排放。
实施例3
与实施例1的区别为：热解过程的温度600℃，保温时间为0.5h，侧吹熔炼过程的温度为1250℃。
产出粗铜和炉渣，粗铜含铜98.23wt％，铜回收率92.28wt％，烟气经余热回收及烟气处理后达标排放。
实施例4
与实施例1的区别为：热解过程的温度800℃，保温时间为1h，侧吹熔炼过程的温度为1200℃。产出粗铜和炉渣，粗铜含铜96.24wt％，铜回收率77.88wt％，烟气经余热回收及烟气处理后达标排放。
实施例5
与实施例1的区别为：控制熔炼渣型为SiO2-Al2O3-CaO-FeO四元渣系，其中CaO/SiO2＝1.3，Al2O3/SiO2＝0.4，FeO％为16％，控制每吨热解渣喷吹75％富氧空气量为25×103Nm3。
产出粗铜和炉渣，粗铜含铜为97.38wt％，铜回收率为94.59wt％，烟气经余热回收及烟气处理后达标排放。
实施例6
与实施例5的区别为：控制熔炼渣型为SiO2-Al2O3-CaO-FeO四元渣系，其中CaO/SiO2＝0.3，Al2O3/SiO2＝0.5，FeO％为16％。
产出粗铜和炉渣，粗铜含铜为95.64wt％，铜回收率为65.23wt％，烟气经余热回收及烟气处理后达标排放。
实施例7
与实施例5的区别为：控制每吨热解渣喷吹75％富氧空气量为15×103Nm3。
产出粗铜和炉渣，粗铜含铜为93.54wt％，铜回收率为75.36wt％，烟气经余热回收及烟气处理后达标排放。
实施例8
与实施例5的区别为：控制每吨热解渣喷吹55％富氧空气量为21×103Nm3。
产出粗铜和炉渣，粗铜含铜为93.45wt％，铜回收率为84.23wt％，烟气经余热回收及烟气处理后达标排放。
对比例1
与实施例1的区别为：侧吹熔炼装置41(侧吹炉)中CO占CO和CO2的总体积的百分含量为10％。
产出粗铜和炉渣，粗铜含铜91.36wt％，铜回收率55.21wt％，烟气经余热回收及烟气处理后达标排放。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：采用上述熔炼系统对线路板进行单独处理实现了无需补充还原剂和燃料及高效回收有价金属的效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种线路板的熔炼方法，其特征在于，所述熔炼方法包括：
使线路板进行热解，得到第一烟气、热解油气和热解残渣，所述热解过程的温度为450～600℃，保温时间为0.5～1.5h；
使所述热解油气进行油气分离，得到不凝气和热解油，并将所述不凝气再次进行所述热解过程；及
将所述热解残渣与富氧空气进行侧吹熔炼，得到粗铜、第二烟气和水淬渣，控制喷氧量使熔池内碳燃烧成CO，保持熔池内强还原气氛；控制每吨热解渣喷吹75％富氧空气量为20×103Nm3～25×103Nm3；上述还原性气氛中CO体积分数为15～25％；所述侧吹熔炼过程的温度为1250～1350℃，熔炼渣型为SiO2-Al2O3-CaO-FeO四元渣系，其中
CaO/SiO2＝0.4～1.3，Al2O3/SiO2＝0.21～0.4，FeO％＜20％。
2.根据权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述油气分离过程包括：将所述不凝气进行燃烧，得到燃烧气，并将所述燃烧气再次输送至所述热解过程。
3.根据权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述熔炼方法还包括：将所述第一烟气进行烟气净化处理，得到净化尾气。
4.根据权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述烟气净化过程包括：
将所述第一烟气进行骤冷，得到冷却气；及
使所述冷却气通入碱性溶液中，得到脱酸气。
5.根据权利要求3所述的熔炼方法，其特征在于，所述烟气净化过程还包括：将所述脱酸气在吸附装置中进行处理，以去除所述脱酸气中的杂质。
6.根据权利要求5所述的熔炼方法，其特征在于，所述吸附装置为活性炭吸附装置。
7.根据权利要求3所述的熔炼方法，其特征在于，在进行所述热解过程之前，所述熔炼方法还包括：将所述线路板进行破碎，得到碎料；及将所述碎料进行磁性分选，以回收所述碎料中的有机成分。
8.根据权利要求7所述的熔炼方法，其特征在于，所述碎料的粒度为20～30mm。
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