CN204058560U - 废弃线路板的超临界水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种废弃线路板的超临界水处理装置，其特征是，包括有：搅拌式给料罐，作为废弃线路板的粉碎物与水和碱性添加剂的搅拌混合容器；隔膜式高压泵，用于将混合物料加压；蒸汽换热器，利用反应器输出的高温蒸汽对送入的混合物料进行蒸汽加热，并将加热分离出的气体和水蒸汽从上部排出，将分离出的燃料油从底部排出；加热器，对输出的物料进行二次加热后送入反应器；供氧/供氢机，为反应器提供反应所需的氧气或氢气；以及反应器，用于使物料中的水产生超临界状态，与物料熔合，并在氧或氢的催化下燃烧，实现稀有金属和有色金属的分离与回收。本实用新型结构紧凑、效率高、处理彻底、排放物没有二次污染、适用范围广。

Description

废弃线路板的超临界水处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种废弃线路板处理装置，具体地说是一种废弃线路板的超临界水处理装置。

背景技术

超临界水氧化技术得益于水的超临界性能，在高温高压状态下，水的物理性能尤其是溶解性能与常温下截然不同，这种状态被称为超临界状态。在超临界状态下，水如同高密度的气体一样对有机物有很高的溶解能力，与大部分有机气体以及CO等能完全互溶，但无机化合物尤其是盐类难溶于其中。另外，超临界水具有较高的扩散系数和较低的粘度。上述这些超临界性能再加上较高的温度和压力使水成为有机质氧化反应的理想介质。

超临界水氧化技术与其他处理技术相比，具有明显的优点：(1)效率高，处理彻底，有毒物质的清除率高达99. 99%以上；(2)反应速度快，停留时间短，反应器结构简单，体积小；(3)适应范围广，可以适用于各种有毒物质废水废物处理；(4)没有二次污染，不需进一步处理，且无机盐可从水中分离出来，处理后的废水可完全回收利用；(5)当有机物含量超过10%时，不需额外供热，实现热量自给。

以往处理废旧电脑、手机等的带元器件线路板的方法是：一、采用全炭化处理，即置于充氮炭化装置中经电热高温分解炭化后，剩余金属使用机械分离出来；二、使用联合分离机械装置，将废弃线路板（带元件）整体粉碎后，再经磁选、静电分离、比重分离等将线路板及元器件中的大部分金属与树脂、填充物等有机物与无机物相分离，形成混合性多金属粒及轻质和重质有机杂质等。这些处理方法的缺陷在于，一次性处理不完全，原料中所含多种金属得不到有效的分离和回收利用。所回收的物质需再次或多次以火法冶炼或化学提炼的方法才能提炼出铜、金、铁、锡、铝等少量稀贵金属和有色金属，致使多种稀贵金属和有色金属得不到分离和回收，使生产效益不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种废弃线路板的超临界水处理装置，以解决现有处理方式处理不完全、多种稀贵金属和有色金属得不到有效分离及回收利用的问题。

本实用新型是这样实现的：一种废弃线路板的超临界水处理装置，其结构包括有：

搅拌式给料罐，通过管路与隔膜式高压泵相接，作为废弃线路板的粉碎物与水和碱性添加剂的搅拌混合容器；

隔膜式高压泵，通过管路分别与搅拌式给料罐和蒸汽换热器相接，用于将搅拌式给料罐输出的混合物料加压送入蒸汽换热器；

蒸汽换热器，通过管路分别与隔膜式高压泵、加热器和反应器相接，利用反应器输出的高温蒸汽对经隔膜式高压泵加压送入的混合物料进行蒸汽加热，并将加热分离出的气体和水蒸汽从蒸汽换热器的上部排出，将分离出的燃料油从蒸汽换热器的底部排出；

加热器，通过管路分别与蒸汽换热器和反应器相接，对由蒸汽换热器输出的物料进行二次加热后送入反应器；

供氧/供氢机，通过管路与反应器相接，为反应器提供反应所需的氧气或氢气；以及

反应器，通过管路分别与蒸汽换热器、加热器和供氧/供氢机相接，用于使物料中的水产生超临界状态，与物料熔合，并在氧或氢的催化下燃烧反应，实现稀有金属和有色金属的分离与回收。

本实用新型还包括有：

储存罐，设置在所述反应器的下端，用以回收反应后得到的稀有金属和有色金属。

本实用新型还包括有：

分离器，通过管路与所述蒸汽换热器相接，用于将从所述蒸汽换热器中排出的气体从分离器的上部排出，将从所述蒸汽换热器中排出的水蒸汽冷凝后从分离器的底部排出。

本实用新型的工作原理是，原料被细碎后与水混合，利用机械加压和物理加温的方式，在密闭装置中形成高温（T>400℃）和高压（P>25Mpa）的超临界水，超临界水与原料中的有机物和无机物熔合，在氧或氢的催化下（根据原料性质和需要确定使用氧或氢）产生激烈燃烧，并迅速将反应器中的温度和压力分别升高到550℃~650℃和30Mpa~35Mpa，此时，原料中所含金属在1~4分钟的时间内可全部被熔化，并发生氧（氢）化还原反应。被熔化的金属颗粒分类集聚，并沉淀分离，树脂等有机物质在水中产生燃烧后，氧化分解为CO₂、N₂或氢化转化为烃类氢化物等从反应器上部排出，其它无机物分解成无机盐沉淀。

超临界水处理装置的优点是：1、整体装置紧凑，占用面积小（仅50m²），可连续自动（自然）运行；2、可自动控制压力和温度；3、处理（反应）时间短（1~4分钟内）；4、可绿色无害处理，排出物为CO₂、N₂、混合性燃料油、纯净水和无机盐等，全部为无毒无害物质；5、可提炼分离出原料中几乎所有金属，包括金、银、铂、铑、钯、钼、铜、锌、铅、锡、铝等稀贵金属和有色金属，含量大的铁、硅等金属可被纯化并单独分离；6、可在线分离沉淀物及金属物；7、本装置还可用于难浸金精矿、多金属精矿的金属提炼。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、搅拌式给料罐，2、隔膜式高压泵，3、管路，4、蒸汽换热器，5、燃料油排放口，6、分离器，7、加热器，8、供氧/供氢机，9、反应器，10、阀门，11、储存罐，12、净水排放口。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括搅拌式给料罐1、隔膜式高压泵2、蒸汽换热器4、加热器7、供氧/供氢机8以及反应器9。

其中，搅拌式给料罐1通过管路3依次与隔膜式高压泵2、蒸汽换热器4、加热器7相接。在搅拌式给料罐1内将废弃线路板细碎后与碱性添加剂和水一起，经搅拌后由通过管路3输入隔膜式高压泵2，隔膜式高压泵2将混合物料加压至>25Mpa并送入蒸汽换热器4内，蒸汽换热器4是利用反应器输出的高温蒸汽对送入的混合物料进行一级加热，再送入加热器7进行二级加热。加热至≥400℃后，混合物料通过管路输送至反应器9中，供氧/供氢机8同时加氧/氢气进入反应器9中（氧气或氢气可根据需要更换）。氧/氢气与原料混合后在水中产生燃烧并形成超临界状态，在反应器9内达到温度550℃~650℃和压力位30Mpa~35Mpa条件下，反应器9内发生氧（氢）化还原反应，此时，进入反应器9中的原料形成自动燃烧状态，电加热器7停止加热。进入反应器9中的金属物质在1~4分钟时间内被熔化，并按类别聚集呈多种金属颗粒，硅被熔解为单质硅，无机物质分解成无机盐。

在燃烧反应中，有机物在超临界水中被氧化分解为CO₂和N₂或氢化转化为氢化物上行至反应器9的上部出口，经管路连同水蒸汽一起排入到换热分离器4中，加热分离出的气体和水蒸汽从蒸汽换热器的上部排出，经减压分离烃类氢化物转化为液状燃烧油从换热分离器4底部燃料油排放口5排出。金属颗粒、单质硅、无机盐等全部下行沉淀至反应器9的底部，再经底部出口的控制阀门10，将分离沉淀物质排至储存罐11中。在换热分离器4的上部设置有管路与分离器6相接，CO₂和N₂和水蒸汽被排放至分离器6中，水蒸汽凝结成净水自分离器6底部的净水排放口12排出，CO₂、N₂自分离器6的上部排出。

下面列举两种具体的工艺过程对本实用新型做进一步的阐明：

一：废弃电脑线路板（带件）原料一批，测得含主要金属有Au、Ag、Pe、Rn、Pd、Mo、Th、Sn、Ir、Al、Fe、Si等。经计算，有一定量和价值的仅有金、铜、铂、铑、钯、铱、钼等金属，其他金属因量小价值低可不计。因此，决定采用超临界水氧化的工艺方法来处理原料，同时提取其稀有金属、有色金属和铁、硅等。

将废弃电脑线路板细碎至200目，与碱性添加剂以一定比例的水混合搅拌，输入高压隔膜泵2，通过高压输送管道3、蒸汽换热器4和电加热器7，加压加温至P＞250Mpa、T＞400℃后进入反应器9中。启动供氧机8，将氧气输入反应器9内与高压高温的水混合，产生燃烧。在1~4min反应时间内，压力达到30Mpa~35Mpa，温度达到550℃~650℃，此时金属发生氧化还原反应，金属细粒被熔解并按种类自动聚集和分离与未熔解的无机物一起下行沉淀，从反应器9底部的控制阀10排入储存罐11中。树脂被氧化分解为CO₂、N₂和水蒸汽等进入分离系统排出。

二、废弃手机线路板（带件）原料一批，经化验测得的主要金属为：金300g/t、铂、铑、钯、铱、铟、钼、钴等约280g/t，还有铜占20%，锡占10%，铝占5%，铁占＞10%，硅占＞10%等，该原料不仅金属品种多，稀贵金属多而且硅等也占相当比例，适合使用超临界水氢化的工艺方法进行处理。

将废弃的手机线路板细碎后与碱性添加剂和水按比例混合，由搅拌式给料罐1输入高压隔膜泵2，通过高压输送管道3送入蒸汽换热器4和电加热器7中，达到T＞400℃和P＞25Mpa后进入反应器9中。启动供氢机8，将氢气压入反应器9中与高压高温原料水混合，此时温度达到550~650℃、压力为30~35Mpa，所有金属离子发生氢化还原反应，树脂等有机物发生氢化转化烃类氢化物的反应，金属粒被熔化还原并按种类聚集成金属颗粒，沉淀分离，反应时间仅为1~4min。反应发生后的烃类有机物、氢化物和水蒸汽一起从反应器9上部排入换热分离器4中减压分离为混合性燃料油从燃料油排放口5排出，水蒸汽等一起通过管道排入第二分离器6中，水蒸汽凝结成净水从净水排放口12排出，废气等从上部排出。反应后沉淀于反应器底部的金属颗粒经控制阀10排入储存罐11中。

Claims (3)

1.一种废弃线路板的超临界水处理装置，其特征是，包括有：

搅拌式给料罐，通过管路与隔膜式高压泵相接，作为物料搅拌混合容器；

隔膜式高压泵，通过管路分别与搅拌式给料罐和蒸汽换热器相接，用于对混合物料进行加压输送；

蒸汽换热器，通过管路分别与隔膜式高压泵、加热器和反应器相接，用于对混合物料进行蒸汽加热，并将分离出的气体、水蒸汽和燃料油排出；

加热器，通过管路分别与蒸汽换热器和反应器相接，用于对物料进行二次加热；

供氧/供氢机，通过管路与反应器相接，为反应器提供反应所需的氧气或氢气；以及

反应器，通过管路分别与蒸汽换热器、加热器和供氧/供氢机相接，用于物料反应，实现稀有金属和有色金属的分离与回收。

2.根据权利要求1所述的废弃线路板的超临界水处理装置，其特征是，还包括有：

储存罐，设置在所述反应器的下端，用以回收反应后得到的稀有金属和有色金属。

3.根据权利要求1所述的废弃线路板的超临界水处理装置，其特征是，还包括有：

分离器，通过管路与所述蒸汽换热器相接，用于将从所述蒸汽换热器中排出的气体从分离器的上部排出，将从所述蒸汽换热器中排出的水蒸汽冷凝后从分离器的底部排出。