CN112795790A - 一种连续炼铜工艺处理废电路板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续炼铜工艺处理废电路板的方法，包括以下步骤：(1)废电路板预处理；(2)配料及输送；(3)侧吹熔炼；(4)顶吹吹炼；(5)烟气处理。本发明采用侧吹熔炼‑多喷枪顶吹吹炼工艺处理废电路板，实现了废电路板的连续处理，该方法具有原料适应性强、处理效率高、能耗低、金属回收率高及环境友好等优点。另外，采用粗铜粒化浸出电积时，能有效缩短稀贵金属的回收周期，大幅提高经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及冶炼技术领域，特别是涉及一种连续炼铜工艺处理废电路板的方法。
背景技术
废电路板，属于危险废物，来源于电子废弃物的拆解，除了树脂和玻璃纤维外，还含有20％左右铜，以及金、银等稀贵金属，具有很高的回收价值。废电路板回收处理方法主要有四类：物理机械法、热解法、湿法冶金和火法冶金。
物理机械法是利用剪切、粉碎等方法将废电路板进行分解粉碎，随后根据废电路板不同组份在理化性能上的差异，采用磁选吸附、重力分选等方法将各组份分离，该法回收的金属还需要进一步处理，该法耗能较大、效率低，且粉碎及分离过程中产生的有毒有害气体对环境易造成二次污染。
热解法是在缺氧或无氧状态下将废电路板有机树脂充分热解，有机物转化为液态或气态低分子烃类，但热解对设备要求较高，且热解残渣需进一步处理。
湿法冶金是利用酸浸、氰化浸出等方法对其中金属进行浸出，再添加化学试剂进行金属沉降，最终完成所需金属的分离，该技术腐蚀性和毒性较大、试剂消耗量大、对设备要求高、易产生大量工业废水、造成二次污染。
火法冶金，主要采用熔炼等方式在分解废电路板中有机物的同时回收其中的有价金属，具有回收效率高，处理量大等优点，目前国外已有卡尔多炉、澳斯麦特炉等处理方法，但存在处理过程不连续、能耗高等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种连续炼铜工艺处理废电路板的方法，以解决现有技术处理过程不连续、能耗高、对环境造成二次污染的问题。
一种连续炼铜工艺处理废电路板的方法，包括以下步骤：
(1)废电路板预处理：将废电路板用破碎机破碎，得到废电路板破碎料；
(2)配料及输送：将废电路板破碎料、铜精矿、辅料分别加入配料仓中，通过配料仓下的定计量给料皮带，按照设定的比例分别加入到皮带输送机中，形成混合物料；
(3)侧吹熔炼：将步骤(2)中的混合物料从侧吹炉炉顶的加料口加入到侧吹炉中熔炼，侧吹炉一次风为常温富氧空气，在一次风的搅拌下，混合物料在渣层完成造锍造渣反应，反应生成的熔体在炉内分离成富集贵金属的铜锍和熔炼渣；采用二次风，吹入炉膛熔体上部空间，使烟气温度保持在1200～1400℃，充分利用熔体上部空间以及上升烟道，燃烧废电路板带入的未反应完的有机物和一氧化碳；
(4)顶吹吹炼：将步骤(3)中的铜锍通过溜槽连续流入多喷枪顶吹炉炉内，通过设置在炉顶的喷枪，送入富氧空气，进行吹炼，产出富集贵金属的粗铜和吹炼渣；
(5)烟气处理：侧吹炉烟气和顶吹炉烟气，经各自独立的余热锅炉降温回收热量后，通过各自排风机送入混气室，再送入除尘器收尘，经除尘器处理后的烟气，送入洗涤塔，使烟气温度迅速降至100℃以下，最后将烟气送入制酸系统，烟气中的烟尘在余热锅炉和除尘器中被收集。
根据上述的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，在侧吹炉中，废电路板、铜精矿和辅料在一次风富氧鼓风的强烈搅动下，快速浸没于熔体中，完成物理化学反应，实现废电路板有价金属和玻璃纤维的分离，利用废电路板中的有机物和硫化铜精矿氧化放热实现自热熔炼，利用铜精矿和废电路板所形成的铜锍捕集废电路板中的贵金属，铜、金、银等有价金属进入下层铜锍相、与玻璃纤维和石英砂等形成的渣相分离，从而实现有价金属的富集。部分未在熔体中反应的有机物，在二次风的作用和炉内1200℃以上的高温下，继续在炉内上部空间和上升烟道内充分反应，有效避免了有机物燃烧过程中二噁英的生成；后续烟气冷却，控制余热锅炉出口温度在400～650℃，并在除尘器处理后送入洗涤塔，使烟气温度迅速降至100℃以下，使烟气快速跨越二噁英的二次合成温度区间(250～400℃)，从而有效避免二噁英的二次合成，实现了废电路板处理的环保要求。
本发明采用侧吹熔炼-多喷枪顶吹吹炼工艺处理废电路板，实现了废电路板的连续处理，该方法具有原料适应性强、处理效率高、能耗低、金属回收率高及环境友好等优点。另外，采用粗铜粒化浸出电积时，能有效缩短稀贵金属的回收周期，大幅提高经济效益。
另外，根据本发明提供的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，还包括步骤(6)：粗铜处理，所述粗铜处理步骤具体包括：
粗铜精炼：将步骤(4)中的粗铜，经溜槽流至阳极炉中，在阳极炉中，粗铜经过氧化和还原后，进入圆盘浇铸机浇铸成阳极板，精炼渣缓冷破碎后回收，阳极板送入电解精炼得到阴极铜和阳极泥，通过处理阳极泥回收贵金属；
或
粗铜粒化浸出电积：将步骤(4)中的粗铜，经溜槽送至粒化装置，在高压水的作用下，熔体粗铜转变为小于2mm的粗铜粒，粗铜粒再用硫酸浸出，浸出液通过电积产出阴极铜，浸出渣通过处理回收贵金属。
进一步地，步骤(2)中，所述铜精矿为硫化铜精矿，或硫化铜精矿与步骤(3)中的渣精矿、步骤(4)中的吹炼渣、步骤(5)中的烟尘、步骤(6)中的精炼渣的一个或多个的混合物。
进一步地，步骤(2)中，所述废电路板破碎料在所述混合物料中的比例为1～60wt％。
进一步地，步骤(3)中，熔炼渣先通过溜槽流进渣包，缓冷后通过选矿以渣精矿的形式回收；步骤(4)中，吹炼渣经粒化冷却后回收；步骤(5)中，余热锅炉收集的烟尘返回系统，除尘器收集的烟尘开路或返回系统。
进一步地，步骤(3)中，所述常温富氧空气的富氧浓度为50～90V％，风压为0.1～0.3MPa。
进一步地，步骤(3)中，所述二次风为铜锍排出口及其溜槽、熔炼渣排出口及其溜槽的环集烟气，所述二次风的压力为0.01～0.05MPa。
进一步地，步骤(4)中，所述富氧空气的富氧浓度为21～40V％，风压0.2～0.5MPa。
进一步地，步骤(5)中，所述除尘器的收尘方法为高温金属过滤除尘器收尘或高温电袋除尘器收尘。
进一步地，步骤(5)中，所述余热锅炉出口温度控制在400～650℃。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明第一实施例的连续炼铜工艺处理废电路板的方法的流程示意图；
图2是本发明第二实施例的连续炼铜工艺处理废电路板的方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，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，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本发明的第一实施例提出的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，包括以下步骤：
(1)废电路板预处理：将废电路板用破碎机破碎，得到粒度小于80mm的废电路板破碎料。
(2)配料及输送：将废电路板破碎料、铜精矿、石英砂分别加入配料仓中，通过配料仓下的定计量给料皮带，按照废电路板破碎料40t/h、铜精矿80t/h、石英砂8t/h的比例分别加入到皮带输送机中，形成混合物料。此外，需要指出的是，在其它实施例中，废电路板破碎料在混合物料中的比例可以为1～60wt％。
(3)侧吹熔炼：将步骤(2)中的混合物料从侧吹炉炉顶的加料口加入到侧吹炉中熔炼，侧吹炉一次风为富氧浓度为80V％、风压为0.15MPa常温富氧空气，在一次风的搅拌下，混合物料在渣层完成造锍造渣反应，反应生成的熔体在炉内分离成富集了金银等稀贵金属的铜锍和熔炼渣。铜锍通过溜槽连续进入多喷枪顶吹炉炉内，熔炼渣通过溜槽流进渣包，缓冷后通过选矿以渣精矿的形式回收。采用压力为0.02MPa的二次风，吹入炉膛熔体上部空间，使烟气温度保持在1200～1400℃，充分利用熔体上部空间以及上升烟道，燃烧废电路板带入的未反应完的有机物和一氧化碳等，避免二噁英的生成。此外，需要指出的是，在其它实施例中，侧吹炉一次风的富氧浓度可以为50～90V％，风压可以为0.1～0.3MPa，二次风可以为铜锍排出口及其溜槽、熔炼渣排出口及其溜槽的环集烟气，二次风的压力可以为0.01～0.05MPa。
(4)顶吹吹炼：将步骤(3)中的铜锍通过溜槽连续流入多喷枪顶吹炉炉内，通过设置在炉顶的喷枪，送入富氧浓度为30V％、风压0.35MPa的富氧空气，进行吹炼，产出富集了金银等稀贵金属的粗铜和吹炼渣。吹炼渣经粒化冷却后回收。此外，需要指出的是，在其它实施例中，步骤(4)中的富氧空气的富氧浓度为21～40V％，风压0.2～0.5MPa。
(5)烟气处理：侧吹炉烟气和顶吹炉烟气，经各自独立的余热锅炉降温至500℃回收热量后，通过各自排风机送入混气室，再送入高温金属过滤除尘器收尘，经除尘器处理后的烟气，送入洗涤塔，使烟气温度迅速降至100℃以下，避免二噁英的二次合成，最后将烟气送入制酸系统。烟气中的烟尘在余热锅炉和除尘器中被收集，余热锅炉收集的烟尘返回系统；除尘器收集的烟尘开路。此外，需要指出的是，在其它实施例中，除尘器的收尘方法还可以为高温电袋除尘器收尘，余热锅炉出口温度应控制在400～650℃。
(6)粗铜处理，具体为粗铜精炼：将步骤(4)中的粗铜，经溜槽流至阳极炉中，在阳极炉中，粗铜经过氧化和还原后，进入圆盘浇铸机浇铸成阳极板，精炼渣缓冷破碎后回收。阳极板送入电解精炼得到阴极铜和阳极泥。通过处理阳极泥回收金、银、铂、钯等稀贵金属。
其中，步骤(2)中的铜精矿可以为硫化铜精矿，或者硫化铜精矿与步骤(3)中的渣精矿、步骤(4)中的吹炼渣、步骤(5)中的烟尘、步骤(6)中的精炼渣的一个或多个的混合物。
请参阅图2，本发明第二实施例提出的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，包括以下步骤：
(1)废电路板预处理：将废电路板用破碎机破碎，得到粒度小于80mm的废电路板破碎料。
(2)配料及输送：将废电路板破碎料、铜精矿、石英砂分别加入配料仓中，通过配料仓下的定计量给料皮带，按照废电路板破碎料60t/h、铜精矿60t/h、石英砂7.5t/h的比例分别加入到皮带输送机中，形成混合物料。
(3)侧吹熔炼：将步骤(2)中的混合物料从侧吹炉炉顶的加料口加入到侧吹炉中熔炼，侧吹炉一次风为富氧浓度为80V％、风压为0.15MPa常温富氧空气，在一次风的搅拌下，混合物料在渣层完成造锍造渣反应，反应生成的熔体在炉内分离成富集了金银等稀贵金属的铜锍和熔炼渣。铜锍通过溜槽连续进入多喷枪顶吹炉炉内，熔炼渣通过溜槽流进渣包，缓冷后通过选矿以渣精矿的形式回收。采用压力为0.02MPa的二次风，吹入炉膛熔体上部空间，使烟气温度保持在1200～1400℃，充分利用熔体上部空间以及上升烟道，燃烧废电路板带入的未反应完的有机物和一氧化碳等，避免二噁英的生成。
(4)顶吹吹炼：将步骤(3)中的铜锍通过溜槽连续流入多喷枪顶吹炉炉内，通过设置在炉顶的喷枪，送入富氧浓度为30V％、风压0.35MPa的富氧空气，进行吹炼，产出富集了金银等稀贵金属的粗铜和吹炼渣。吹炼渣经粒化冷却后回收。
(5)烟气处理：侧吹炉烟气和顶吹炉烟气，经各自独立的余热锅炉降温至500℃回收热量后，通过各自排风机送入混气室，再送入高温金属过滤除尘器收尘，经除尘器处理后的烟气，送入洗涤塔，使烟气温度迅速降至100℃以下，避免二噁英的二次合成，最后将烟气送入制酸系统。烟气中的烟尘在余热锅炉和除尘器中被收集，余热锅炉收集的烟尘返回系统；除尘器收集的烟尘开路。
(6)粗铜处理，具体为粗铜粒化浸出电积：将步骤(4)中富集了金银等稀贵金属的粗铜，经溜槽送至粒化装置，在高压水的作用下，熔体粗铜转变为小于2mm的粗铜粒，粗铜粒再用硫酸浸出，浸出液通过电积产出阴极铜，浸出渣通过处理回收金、银、铂、钯等稀贵金属。采用粗铜粒化浸出电积的处理工艺，可以实现短流程产出富含稀贵金属的浸出渣，缩短稀贵金属的回收周期，提高经济效益。
其中，步骤(2)中的铜精矿可以为硫化铜精矿，或者硫化铜精矿与步骤(3)中的渣精矿、步骤(4)中的吹炼渣、步骤(5)中的烟尘、步骤(6)中的精炼渣的一个或多个的混合物。
综上，根据发明提供的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，在侧吹炉中，废电路板、铜精矿和辅料在一次风富氧鼓风的强烈搅动下，快速浸没于熔体中，完成物理化学反应，实现废电路板有价金属和玻璃纤维的分离，利用废电路板中的有机物和硫化铜精矿氧化放热实现自热熔炼，利用铜精矿和废电路板所形成的铜锍捕集废电路板中的贵金属，铜、金、银等有价金属进入下层铜锍相、与玻璃纤维和石英砂等形成的渣相分离，从而实现有价金属的富集。部分未在熔体中反应的有机物，在二次风的作用和炉内1200℃以上的高温下，继续在炉内上部空间和上升烟道内充分反应，有效避免了有机物燃烧过程中二噁英的生成；后续烟气冷却，控制余热锅炉出口温度在400～650℃，并在除尘器处理后送入洗涤塔，使烟气温度迅速降至100℃以下，使烟气快速跨越二噁英的二次合成温度区间(250～400℃)，从而有效避免二噁英的二次合成，实现了废电路板处理的环保要求。
本发明采用侧吹熔炼-多喷枪顶吹吹炼工艺处理废电路板，实现了废电路板的连续处理，该方法具有原料适应性强、处理效率高、能耗低、金属回收率高及环境友好等优点。另外，采用粗铜粒化浸出电积时，能有效缩短稀贵金属的回收周期，大幅提高经济效益。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种连续炼铜工艺处理废电路板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废电路板预处理：将废电路板用破碎机破碎，得到废电路板破碎料；
(2)配料及输送：将废电路板破碎料、铜精矿、辅料分别加入配料仓中，通过配料仓下的定计量给料皮带，按照设定的比例分别加入到皮带输送机中，形成混合物料；
(3)侧吹熔炼：将步骤(2)中的混合物料从侧吹炉炉顶的加料口加入到侧吹炉中熔炼，侧吹炉一次风为常温富氧空气，在一次风的搅拌下，混合物料在渣层完成造锍造渣反应，反应生成的熔体在炉内分离成富集贵金属的铜锍和熔炼渣；采用二次风，吹入炉膛熔体上部空间，使烟气温度保持在1200～1400℃，充分利用熔体上部空间以及上升烟道，燃烧废电路板带入的未反应完的有机物和一氧化碳；
(4)顶吹吹炼：将步骤(3)中的铜锍通过溜槽连续流入多喷枪顶吹炉炉内，通过设置在炉顶的喷枪，送入富氧空气，进行吹炼，产出富集贵金属的粗铜和吹炼渣；
(5)烟气处理：侧吹炉烟气和顶吹炉烟气，经各自独立的余热锅炉降温回收热量后，通过各自排风机送入混气室，再送入除尘器收尘，经除尘器处理后的烟气，送入洗涤塔，使烟气温度迅速降至100℃以下，最后将烟气送入制酸系统，烟气中的烟尘在余热锅炉和除尘器中被收集。
2.根据权利要求1所述的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，其特征在于，还包括步骤(6)：粗铜处理，所述粗铜处理步骤具体包括：
粗铜精炼：将步骤(4)中的粗铜，经溜槽流至阳极炉中，在阳极炉中，粗铜经过氧化和还原后，进入圆盘浇铸机浇铸成阳极板，精炼渣缓冷破碎后回收，阳极板送入电解精炼得到阴极铜和阳极泥，通过处理阳极泥回收贵金属；
或
粗铜粒化浸出电积：将步骤(4)中的粗铜，经溜槽送至粒化装置，在高压水的作用下，熔体粗铜转变为小于2mm的粗铜粒，粗铜粒再用硫酸浸出，浸出液通过电积产出阴极铜，浸出渣通过处理回收贵金属。
3.根据权利要求2所述的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述铜精矿为硫化铜精矿，或硫化铜精矿与步骤(3)中的渣精矿、步骤(4)中的吹炼渣、步骤(5)中的烟尘、步骤(6)中的精炼渣的一个或多个的混合物。
4.根据权利要求1至3任一项所述的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述废电路板破碎料在所述混合物料中的比例为1～60wt％。
5.根据权利要求1所述的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，其特征在于，步骤(3)中，熔炼渣先通过溜槽流进渣包，缓冷后通过选矿以渣精矿的形式回收；步骤(4)中，吹炼渣经粒化冷却后回收；步骤(5)中，余热锅炉收集的烟尘返回系统，除尘器收集的烟尘开路或返回系统。
6.根据权利要求1所述的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述常温富氧空气的富氧浓度为50～90V％，风压为0.1～0.3MPa。
7.根据权利要求1所述的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述二次风为铜锍排出口及其溜槽、熔炼渣排出口及其溜槽的环集烟气，所述二次风的压力为0.01～0.05MPa。
8.根据权利要求1所述的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述富氧空气的富氧浓度为21～40V％，风压0.2～0.5MPa。
9.根据权利要求1所述的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述除尘器的收尘方法为高温金属过滤除尘器收尘或高温电袋除尘器收尘。
10.根据权利要求1所述的连续炼铜工艺处理废电路板的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述余热锅炉出口温度控制在400～650℃。
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