CN111690814A - 富氧侧吹炉熔炼处理废旧电路板的方法 - Google Patents

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Abstract

富氧侧吹炉熔炼处理废旧电路板的方法，属于废旧电路板火法处理技术领域。包括以下步骤：(1)将废电路板破碎；(2)将电路板碎料与辅料配料；(3)将步骤(2)所得混合炉料送入侧吹炉中富氧熔炼，得到高温熔体及高温烟气；(4)将高温熔体送入电炉沉降分离，分别从放铜口和放渣口放出粗铜和炉渣；(5)将高温烟气送入燃烧室燃烧，然后送入余热锅炉回收余热及部分收尘，经骤冷塔降温后送入布袋收尘装置捕集熔炼烟尘，由排风机送入二次喷淋塔喷淋处理，最后经电除雾器处理后排空。本发明造锍过程迅速，可以较好捕集废电路板中的贵金属，充分回收资源，有效防止和减少二噁英的生成，具有处理效率高、成本低和环保性好的优点。

Description

富氧侧吹炉熔炼处理废旧电路板的方法
技术领域
本发明属于废旧电路板火法处理技术领域，涉及一种富氧侧吹炉熔炼处理废旧电路板的方法。
背景技术
废旧电路板中金属含量一般超过40％，主要有Cu、Fe、Ni、Zn及贵金属Au、Ag、Pt、Pd等具有回收价值的贵重金属，同时废电路板中也含有有机塑料、多溴联苯等多种有害成分。如果无法得到有效的处理将对环境造成极大的污染和可回收资源的浪费，因此实现绿色高效回收废旧电路板中的有价金属具有重要意义。
针对废旧电路板中的主要有价金属Cu，其采用的主要回收处理技术包括：机械物理回收技术和化学回收处理技术。机械物理回收技术包括磁选、锤磨、气流分选、电分选等矿物加工技术，具有操作简单、低污染、低能耗等优点。但是其处理效果对物料的单体解离程度依赖度较高，同时易产生噪音和含有玻璃纤维、有机树脂的有害粉尘，因此机械物理处理常作为预处理工序与火法、湿法回收工艺结合使用。
化学回收处理技术主要包括湿法冶金技术和火法处理技术。湿法冶金是将破碎后的电路板或金属富集体在强酸、碱(硫酸、硝酸、氨水-铵盐)等介质将预处理后的废电路板中的金属溶解，再通过萃取、电解、浸出、蒸馏等手段回收金属。湿法冶金处理技术具有回收率高、无有毒有害气体产生(二噁英等)等优点，但其工艺较复杂、回收时间较长、需要严格的污水处理工序等缺点限制其发展。
火法处理技术主要采用焚烧、烧结、熔炼等方式分解废电路板中的有机物，同时回收其中的有价金属。火法处理具有工艺较为简单，处理量大、效率高等优点。在火法处理过程中，如何抑制二噁英的生成是亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种富氧侧吹炉熔炼处理废旧电路板的方法，其具有处理效率高、成本低和环保性好的优点。本发明根据二噁英的生成机理：(1)高温气相生成；(2)大分子碳(残碳)与飞灰中氯化物在低温(250～400℃)下合成，二噁英的最佳合成为300℃左右，但在400℃以上时仍有二噁英合成的可能，当温度达到800℃以上时二噁英将无法合成；(3)不良燃烧产生二噁英前驱体(如氯酚等)这些前驱体在飞灰表面的催化剂(如Fe、Cu、Ni)作用下相互反应生成。控制余热锅炉的出口烟气温度在500℃，同时在经骤冷塔，烟气在1s内从500℃骤降至150～160℃，使烟气快速跨越二噁英再合成温度区间(250～400℃)，从而有效防止或减少二噁英的合成。
本发明在采用富氧侧吹熔炼处理废旧电路板，依托熔池熔炼处理量大，原料适用性广，熔炼效率高，有效控制烟气中二噁英等优势，综合回收废旧电路板中的铜及其他有价金属。废旧电路板中的有机组分在高温熔池中快速分解；熔炼生成的铜硫可以作为废旧电路板中贵金属的捕集剂，废旧电路板中的玻璃纤维等造渣排出实现有价金属与有机组分、玻璃纤维的有效、简易分离。富氧空气的鼓入，使二噁英的前驱物充分氧化后；结合余热锅炉出口的温度控制在500℃，骤冷塔使烟气温度快速降低，有效防止和二噁英的生成，实现了熔炼工艺的环保要求。
本发明的具体技术方案如下。富氧侧吹炉熔炼处理废电路板的方法，包括以下步骤：
(1)原料破碎：将废电路板用破碎机破碎，得到电路板碎料；
(2)配料：将步骤(1)所得电路板碎料与辅料按比例配料，得到混合炉料；
(3)侧吹熔炼：将步骤(2)所得混合炉料送入侧吹炉中熔炼，富氧空气通过喷枪鼓入炉内，控制炉内气氛，将熔池的温度维持在1150～1300℃，加入煤粉，混合炉料中的金属元素(Fe、Pb、Zn等)及有机物进行氧化反应，金属氧化物与熔剂发生造渣反应，混合炉料经过侧吹熔炼后得到高温熔体及高温烟气；
(4)熔体处理：将步骤(3)所得高温熔体送入电炉沉降分离，熔体中的炉渣和粗铜因密度不同而在电炉中分层，炉渣相密度较小漂浮在粗铜相上，分别从电炉的放铜口和放渣口放出粗铜和炉渣，炉渣经水淬处理后堆存；
(5)烟气处理：将步骤(4)产生的高温烟气送入燃烧室燃烧，然后送入余热锅炉回收余热及部分收尘，经骤冷塔降温后送入布袋收尘装置捕集熔炼烟尘，由排风机送入二次喷淋塔喷淋处理，最后经电除雾器处理后排空。
进一步地，步骤(1)中，所述电路板碎料的粒度约为20～40mm。
进一步地，步骤(2)中，所述辅料包括石灰石、废石灰粉种的一种或两种。
进一步地，步骤(2)中，电路板碎料、辅料和熔炼烟尘的混合比例随电路板的成分的不同而调整。
进一步地，步骤(3)中，富氧空气的压强在0.16～0.20Mpa，氧气浓度为25～50V％(V％为体积百分比，下同)，氧气浓度优选40～60V％。
进一步地，将步骤(5)中捕集的熔炼烟尘返回步骤(2)与电路板碎料、辅料按比例配料。
进一步地，步骤(5)中，烟气经燃烧室二次燃烧，除去烟气中的CO，经燃烧室处理后的烟气CO的含量在0.006V％以下。
进一步地，步骤(5)中，余热锅炉的出口烟气温度控制在500℃以上。
进一步地，步骤(5)中，从余热锅炉进入骤冷塔的烟气，在1s内烟气温度从500℃以上骤降至150～160℃，烟气温度快速跨越二噁英的在合成温度区(250～400℃)，有效减少二噁英再合成。
进一步地，步骤(5)中，当废电路板中的阻燃剂含有溴时，步骤(5)中的二次喷淋塔喷淋碱性溶液，可有效吸收烟气中SO2、HBr、HCl等有害气体并回收溴盐。
本发明的创新性在于：
本发明采用的富氧侧吹工艺，物料经混合后加入熔池内，通过鼓入富氧空气对熔池内的熔体形成剧烈搅拌，熔池内传质、传热过程迅速进行，使造锍过程迅速完成。熔池内具备较好的传质条件，铜锍可以较好捕集废电路板中的贵金属，废电路板中的资源得到充分的综合回收。废旧电路板中的有机物和阻燃成分在高温富氧气氛中充分反应，降低烟气中的CO和二噁英的生成。后续余热锅炉和骤冷塔对烟气温度的控制，使烟气温度快速跨过二噁英的再合成温度(250～400℃)，从而有效防止和减少二噁英的生成，后续二次喷淋塔对烟气中的HBr、HCl进行碱吸收并生产溴盐，使整个工艺流程具备较好的环保性。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。
参照附图，富氧侧吹熔炼工艺处理废电路板的方法，步骤如下：
(1)将废电路板用破碎机破碎，破碎后的电路板的粒度约为20～40mm，破碎后的电路板碎料送入步骤(2)；
(2)配料：(1)中所得电路板以2.4t/h用胶带输送机与辅料0.37t/h石灰石和0.06t/h废石灰粉按比例进行配料，混合均匀后送入步骤(3)；
(3)侧吹熔炼：将步骤(2)所得混合炉料送入侧吹炉中熔炼，采用0.16～0.20Mpa、氧气浓度为30～50％的富氧空气通过喷枪鼓入炉内，控制炉内气氛，将熔池的温度维持在1150～1300℃，此时熔池内的熔体形成强烈的搅拌效果，加入煤粉，原料中的Fe、Pb、Zn等元素及有机物进行氧化反应，金属氧化物与熔剂发生造渣反应，原料经过反应后得到高温熔体——炉渣和粗铜及高温烟气；
熔炼过程中熔池内主要发生的反应有：
CH4+2O 2＝CO2+2H2O
C+O2＝CO2
C+CO2＝2CO
Cu(s)＝Cu(l)
2Me+O2＝2MeO(Me是指Pb,Zn,Pd,Pt，Au,Ag等金属)
4Cu+O2＝2Cu2O
O2+2Fe＝2FeO
Cu2O+CO＝2Cu+CO2
CuO+CO＝Cu+CO2
CaCO3＝CaO+CO2
6FeO+O2＝2Fe3O4
2FeO+SiO2＝2FeO·SiO2
CaO+SiO2＝CaSiO3
原料中的部分有机物在炉内发生燃烧反应，为熔炼过程提供热源，其余部分在锅炉入口段与分层鼓入的燃烧风，发生二次燃烧。有机物燃烧发生的主要反应如下：
C2H4+3O2＝2CO2+2H2O
4C2H7N+15O2＝8CO2+14H2O+2N2
2C7H8O+17O2＝14CO2+8H2O
C6H5Br+7O2＝6CO2+2H2O+HBr
C6H5Cl+7O2＝HCl+6CO2+2H2O
(4)熔体处理：将步骤(3)所述得到的高温熔体送入电炉沉降分离，熔体中的炉渣和粗铜因密度不同而在电炉中分层，炉渣相密度较小漂浮在粗铜相上，分别从电炉的放铜口和放渣口放出粗铜和炉渣，炉渣经水淬处理后堆存；
(5)烟气处理：步骤(4)熔炼过程产生的烟气送入燃烧室除去烟气中的CO，经燃烧室处理的烟气CO的含量小于0.006(V％)；再送入余热锅炉回收余热及部分收尘，经余热锅炉处理的后控制烟气温度在500℃左右；再送骤冷塔降温至150～160℃后送入布袋收尘装置捕集烟尘；由排风机送入二次喷淋塔经碱吸收烟气中的SO2、HBr、HCl等有害气体回收溴盐，再经电除雾器后排空。
废电路板主要非金属化学成分及灰分成分如下表所示
Figure BDA0002572020240000051

Claims (10)

1.富氧侧吹炉熔炼处理废电路板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原料破碎：将废电路板用破碎机破碎，得到电路板碎料；
(2)配料：将步骤(1)所得电路板碎料与辅料按比例配料，得到混合炉料；
(3)侧吹熔炼：将步骤(2)所得混合炉料送入侧吹炉中熔炼，富氧空气通过喷枪鼓入炉内，控制炉内气氛，将熔池的温度维持在1150～1300℃，加入煤粉，混合炉料中的金属元素及有机物进行氧化反应，金属氧化物与熔剂发生造渣反应，混合炉料经过侧吹熔炼后得到高温熔体及高温烟气；
(4)熔体处理：将步骤(3)所得高温熔体送入电炉沉降分离，熔体中的炉渣和粗铜因密度不同而在电炉中分层，分别从电炉的放铜口和放渣口放出粗铜和炉渣，炉渣经水淬处理后堆存；
(5)烟气处理：将步骤(4)产生的高温烟气送入燃烧室燃烧，然后送入余热锅炉回收余热及部分收尘，经骤冷塔降温后送入布袋收尘装置捕集熔炼烟尘，由排风机送入二次喷淋塔喷淋处理，最后经电除雾器处理后排空。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述电路板碎料的粒度为20～40mm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述辅料包括石灰石、废石灰粉种的一种或两种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，根据电路板的成分调整电路板碎料、辅料和熔炼烟尘的混合比例。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中富氧空气的压强在0.16～0.20Mpa，氧气浓度为25～50V％，氧气浓度优选40～60V％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将步骤(5)中捕集的熔炼烟尘返回步骤(2)与电路板碎料、辅料按比例配料。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中经燃烧室处理后的烟气中CO的含量在0.006V％以下。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，余热锅炉的出口烟气温度控制在500℃以上。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，从余热锅炉进入骤冷塔的烟气，在1s内烟气温度从500℃以上骤降至150～160℃。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当废电路板中的阻燃剂含有溴时，步骤(5)中的二次喷淋塔喷淋碱性溶液，吸收烟气中SO2、HBr、HCl气体并回收溴盐。
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