本發(fā)明屬于廢印刷電路板火法處理領(lǐng)域，尤其涉及一種富氧頂吹銅熔煉搭配處理廢印刷電路板的方法。

背景技術(shù)：

廢印刷電路板主要由電子元器件、有機強化樹脂、玻璃纖維、銅箔等組成，其中金屬含量一般超過40%，主要包括常見金屬cu、fe、ni、zn及貴金屬au、ag、pt、pd等大量可回收利用的物質(zhì)，經(jīng)濟價值較高。另一方面，廢印刷電路板中普遍含有鉛、鎘、汞等對人體和環(huán)境有害的物質(zhì)，有機組元中的溴化阻燃劑、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等未能有效處理時會產(chǎn)生大量強毒性致癌物質(zhì)。由此可知，廢印刷電路板既有資源性又具有危害性，因此亟需提出合理的資源化回收處理的方法。

廢印刷電路板常規(guī)處理方法包括機械處理、濕法回收、火法回收等。機械處理包括拆解、破碎、分選等工序，常作為預處理工序與火法、濕法回收工藝結(jié)合使用，成本較低，污染小，但其處理效果對物料單體解離程度的依賴性高，且廢印刷電路板基材硬度高、韌性強，機械法的破碎能耗高，設(shè)備磨損程度高，易產(chǎn)生噪音和含有玻璃纖維、有機樹脂的有害粉塵，樹脂、塑料等有機物因局部高溫將反應(yīng)產(chǎn)生有毒氣體。

濕法處理通過萃取、沉淀、置換、離子交換、過濾及蒸餾等方式處理廢電路板顆粒的酸/堿浸出液，提取有價金屬，金屬的回收率高、純度高，無二噁英排放等問題，但工藝流程復雜，易產(chǎn)生大量含重金屬離子、氰化物的廢水、廢酸，需嚴格的污水處理工序，此類缺點限制了廢印刷電路板的無害化回收和處理。

火法處理通過焚燒、燒結(jié)、熔融、熔煉、熱解等方式分解廢電路板中的有機物，回收有價金屬，同時需要在處理過程中建立二噁英生成反應(yīng)的抑制措施及二噁英的分解措施?；鸱ㄌ幚磉^程中二噁英的生成機理分為兩種：（1）因反應(yīng)溫度及時間不足，廢電路板中的有機物未完全分解，生成含碳大分子等二噁英前驅(qū)物，并在金屬催化劑的作用下結(jié)合氯生成二噁英；（2）煙氣中的co/co2在爐膛和煙氣處理系統(tǒng)的低溫區(qū)內(nèi)，經(jīng)附著在煙塵表面的金屬催化劑催化，從頭反應(yīng)合成二噁英。因此，為有效抑制二噁英的生成，需從提供適宜的反應(yīng)溫度、有效分解有機物、抑制金屬催化劑的催化作用、減少煙氣在二噁英生成溫度區(qū)間內(nèi)的停留時間等方面綜合設(shè)計廢電路板的處理工藝。

cn102191383a提出濕法脫焊-拆解分類-火法焚燒有機物和有害尾氣的廢電路板處理方法，通過逐步濕法浸出不同元素，破碎、分選廢電路板中的不同組分，回收金屬組分，焚燒有機組分回收熱能，高溫焚燒有害尾氣。該工藝采用高溫焚燒法處理有機組分和有害尾氣，需配置焚燒爐及額外的尾氣燃燒室，設(shè)備、流程較為復雜。同時，濕法處理僅能回收廢電路板中的鉛、錫及少部分稀貴金屬，且難以直接處理復雜的廢電路板，部分金屬的浸出劑效率低，作用力弱，只能作用于暴露的金屬表面，當金屬被覆蓋或覆蓋有焊錫時回收率較低。因此這一方法很難達到電子廢棄物資源化處理及利用的目的。

cn104566398a采用流態(tài)化焚燒爐熔煉處理廢電路板，先用撕裂機破碎廢電路板，將其加入流態(tài)化焚燒爐，利用廢電路板基板上無機物燃燒放熱維持生產(chǎn)，焚燒煙氣依次經(jīng)過水冷卻器、旋風除塵器、布袋除塵器、活性炭吸附塔、堿液吸收塔，以降低煙氣溫度、收集煙塵、凈化尾氣，有效防止二噁英的生成。該法原料適應(yīng)性強，但流程長，設(shè)備復雜。而且單獨熔煉廢電路板，將廢電路板中的銅熔融為粗銅，玻璃纖維等形成爐渣，廢電路板中的稀貴金屬在爐渣中的損失量較大，造成有價金屬資源的浪費。

cn101274329a采用閃速熔煉及電爐貧化工藝處理廢電路板，需要將廢電路板粉碎至3mm以下，再經(jīng)熔煉得到液態(tài)金屬與爐渣，液態(tài)金屬鑄錠，爐渣貧化后水淬堆存，廢氣急冷、脫酸、脫塵后排空。該工藝流程簡單，處理量大，但對原料粒度、成分、工藝條件要求嚴格，預處理過程復雜、能耗高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)所存在缺陷，提供一種富氧頂吹銅熔煉搭配處理廢印刷電路板的方法。

本發(fā)明在銅精礦富氧頂吹熔池熔煉過程中搭配處理廢印刷電路板，利用熔池熔煉處理量大、原料適應(yīng)性強、反應(yīng)溫度高、速度快，能高溫分解二噁英等優(yōu)勢，資源化處理廢印刷電路板。在高溫熔池中迅速分解廢印刷電路板有機組元；利用造锍熔煉生成的銅锍富集回收廢印刷電路板中的有價金屬，將廢印刷電路板中的玻璃纖維等熔融造渣，實現(xiàn)有價金屬與玻璃纖維簡便、有效地分離；在富氧頂吹爐上升段鼓入二次空氣，精確控制空氣量，爐膛內(nèi)徑較大，增加煙氣停留時間，充分氧化燃燒煙氣中的二噁英前驅(qū)物，防止二噁英的生成；結(jié)合煙道低溫區(qū)域二噁英生成反應(yīng)的抑制措施，解決二噁英的生成與排放問題，提高金屬回收率，實現(xiàn)廢印刷電路板的有效回收。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：富氧頂吹銅熔煉搭配處理廢印刷電路板的方法，具體包括以下步驟：

（1）加熱脫錫處理：將廢印刷電路板加熱脫除焊錫，得到焊錫、脫錫基板和電子元器件，將焊錫熔融鑄錠，篩選分出電子元器件，脫錫基板送入步驟（2）；

（2）破碎處理：將步驟（1）所得的脫錫基板用破碎機粗碎；

（3）混合熔煉：將銅精礦及輔料按用料比例配料后混合制粒，由爐頂加料口加入富氧頂吹爐進行熔煉；將步驟（1）篩選分出的電子元器件與步驟（2）粗碎后的脫錫基板連續(xù)均勻加入富氧頂吹爐；由富氧頂吹爐頂插入噴槍，噴吹富氧空氣；控制富氧空氣濃度，控制爐內(nèi)氣氛及熔池溫度為1150～1300℃，連續(xù)加料，連續(xù)放出熔體；

（4）熔體處理：將步驟（3）所述的捕集了廢電路板多金屬的熔體送入電爐沉降分離，組成熔體的爐渣相與銅锍相因密度不同而在電爐中分層，爐渣相漂浮在銅锍相以上，分別從電爐的放銅口和放渣口放出銅锍和爐渣，銅锍以火法煉銅工藝處理，經(jīng)過轉(zhuǎn)爐吹煉-火法精煉-電解精煉得到陰極銅，并回收陽極泥提取稀貴金屬，爐渣冷卻后，細磨浮選其中的銅；

（5）爐內(nèi)煙氣處理：熔煉過程中產(chǎn)生的煙氣在爐膛內(nèi)的上升過程中，由噴槍套筒層鼓入空氣，套筒層位于熔池液面以上，未插入熔池中；使煙氣溫度升至1200～1300℃，將煙氣中含有的未分解有機物、二噁英前驅(qū)物氧化分解，爐內(nèi)溫度始終高于二噁英分解溫度，不能形成二噁英的生成條件；

（6）出爐煙氣處理：煙氣出爐后，經(jīng)過余熱回收鍋爐回收部分熱量，再用電收塵器收集煙氣中的煙塵，避免煙塵表面附著的金屬催化劑對低溫區(qū)二噁英生成反應(yīng)的催化，煙塵開路收集；煙氣中so2濃度較高，能有效抑制煙道內(nèi)二噁英的生成；對脫除煙塵的煙氣進行噴水冷卻，使煙氣溫度迅速降至二噁英低溫生成區(qū)間以下，最后將低溫煙氣送入制酸系統(tǒng)。

進一步，步驟（1）中，所述的廢印刷電路板加熱脫除焊錫的溫度為180～300℃。

進一步，步驟（2）中，所述的脫錫基板粗碎的尺寸為5～60mm。

進一步，步驟（3）中，所述的銅精礦包括硫化銅精礦及熔煉渣、吹煉渣貧化回收得到的渣精礦。

進一步，步驟（3）中，所述的輔料為高硅河沙、石灰石、石英石等中的一種或幾種。

進一步，步驟（3）中，所述的富氧空氣體積濃度為45～65%。

進一步，步驟（3）中，所述的電子元器件與粗碎后的脫錫基板在電子元器件、粗碎后的脫錫基板與銅精礦總?cè)霠t投料量中的搭配比例為1～20wt%。

進一步，步驟（5）中，應(yīng)精確控制噴槍套筒層鼓入的空氣量，防止將so2氧化為so3，可根據(jù)出爐煙氣殘氧率進行調(diào)節(jié)，保持殘氧率為5～7%。

進一步，步驟（6）中，采用靜電收塵法收集煙氣中的煙塵。

進一步，步驟（6）中，噴水冷卻工序應(yīng)使煙氣溫度不超過200℃。

本發(fā)明創(chuàng)新性在于：

（1）在銅富氧頂吹熔煉中搭配處理廢印刷電路板，綜合回收有價金屬。廢印刷電路板中的銅及貴金屬含量較高，在造锍熔煉過程中能簡便、高效地回收銅、捕集貴金屬，并將玻璃纖維等造渣除去，流程簡潔。利用有機組元及硫化銅精礦氧化自熱熔煉，節(jié)能減排。

（2）集成整體工藝過程，消除二噁英生成條件，防范性建立二噁英分解控制措施。利用高溫熔池熔煉充分燃燒分解廢印刷電路板中的有機組元，在富氧頂吹爐上升段噴吹二次空氣，并利用爐膛結(jié)構(gòu)優(yōu)勢延長在爐內(nèi)停留時間，氧化分解廢電路板加料下落過程中分解產(chǎn)生的脂肪烴、芳香烴，及形成的二噁英前驅(qū)物等有機物，破壞二噁英高溫氣相生成反應(yīng)條件。通過構(gòu)建高濃度so2煙氣抑制—收集含金屬催化劑的煙塵—急速通過二噁英低溫生成區(qū)間等整體抑制機制來避免煙道低溫區(qū)間二噁英的從頭合成。

（3）建立廢印刷電路板火法搭配熔煉理論機制和工藝技術(shù)，通過控制廢電路板富氧頂吹搭配熔煉過程的工藝條件，構(gòu)建節(jié)能減排、環(huán)境友好的整體工藝過程，實現(xiàn)廢電路板的清潔、資源化處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

（1）本發(fā)明在銅精礦富氧頂吹熔煉中混合處理廢印刷電路板，可以在造锍熔煉過程中將廢印刷電路板中的cu、ag、au、pt、pd等有價金屬富集在銅锍中，隨銅精煉過程回收。并將玻璃纖維等熔融造渣，不需為廢電路板的搭配額外添加熔劑，有效、簡便地分離有價金屬與玻璃纖維，省去復雜的成分分離設(shè)備系統(tǒng)，降低成本，提高廢電路板中有價金屬的綜合回收率和綜合回收效益。

（2）本發(fā)明中富氧頂吹爐熔池溫度高，廢電路板在熔池中快速、充分反應(yīng)分解，與廢印刷電路板熱解處理相比，無有害物質(zhì)的生成；富氧頂吹爐爐膛上升段鼓入二次空氣，溫度較高，煙氣停留時間長，能有效分解煙氣中殘存的有害物質(zhì)；硫化銅精礦氧化燃燒產(chǎn)生的高濃度的so2煙氣可以抑制爐外低溫區(qū)二噁英的二次合成；采用靜電收塵極大限度降低煙塵率，有效避免煙塵表面附著的金屬催化劑對二噁英生成反應(yīng)的催化，破壞二噁英生成條件。通過集成以上系統(tǒng)工藝，整體流程中不構(gòu)成二噁英的生成條件，并防范性地形成二噁英分解措施，無需額外添加高溫焚燒爐和二次燃燒室處理尾氣，工藝設(shè)備簡單，生產(chǎn)過程環(huán)境友好。

（3）本發(fā)明的混合熔煉過程中，可利用硫化銅精礦和廢電路板中有機組元的氧化放熱量維持生產(chǎn)，實現(xiàn)自熱熔煉過程，降低能耗，減少煙氣量。

（4）本發(fā)明的富氧頂吹熔煉爐處理能力大，原料適應(yīng)性強，無需嚴格的預處理工序，有價金屬綜合回收能率高，為廢印刷電路板的減量化、資源化處理提供有效的新途徑。

附圖說明

圖1本發(fā)明的工藝流程圖；

圖2本發(fā)明所用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3富氧空氣噴吹方式示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。

參照附圖，富氧頂吹銅熔煉搭配處理廢印刷電路板的方法，步驟如下：

（1）加熱脫錫處理：將廢印刷電路板在200℃加熱脫除焊錫，得到焊錫、脫錫基板和電子元器件，將焊錫熔融鑄錠，篩選分出電子元器件，脫錫基板送入步驟（2）；

（2）破碎處理：將脫錫基板用破碎機粗碎至50mm×50mm；

（3）混合熔煉：將破碎后的脫錫基板與電子元器件以6t/h用膠帶輸送機送至爐頂加料口3，連續(xù)均勻加入富氧頂吹爐1；

以高硅河沙、石灰石為熔劑，將銅精礦、高硅河沙、石灰石按用量配料后混合制粒，以硫化銅精礦185t/h、高硅河沙12t/h、石灰石2t/h連續(xù)均勻加入富氧頂吹爐1內(nèi)，與破碎后的脫錫基板、電子元器件進行混合熔煉，熔煉原料成分表如表1所示，通過調(diào)節(jié)工藝，富氧體積濃度為60%，氧氣量9.88nm³/s，空氣量：10.15nm³/s，控制熔池溫度1250℃，連續(xù)加料，連續(xù)放出熔體；

（4）熔體的處理：將步驟（3）所述的捕集了廢電路板多金屬的熔體送入沉降電爐沉降分離，組成熔體的爐渣相與銅锍相因密度不同而在電爐中分層，爐渣相漂浮在銅锍相以上，分別從電爐的放銅口和放渣口放出銅锍和爐渣，銅锍以火法煉銅工藝處理，經(jīng)過轉(zhuǎn)爐吹煉-火法精煉-電解精煉得到陰極銅，并回收陽極泥提取稀貴金屬；爐渣經(jīng)緩慢自然冷卻后，細磨浮選其中的銅；

（5）爐內(nèi)煙氣處理：熔煉過程中產(chǎn)生的煙氣在爐膛內(nèi)的上升過程中，由噴槍2套筒層4噴吹二次空氣（噴槍為四層同心套筒結(jié)構(gòu)，由外至內(nèi)分別設(shè)有套筒層4，助燃空氣管5，氧氣管6和燃料管7），套筒層位于熔池液面以上，未插入熔池中，精確控制噴槍套筒層鼓入的空氣量，空氣量應(yīng)根據(jù)出爐煙氣殘氧率進行調(diào)節(jié)，保持殘氧率為7%；使煙氣溫度升至1200～1300℃，將煙氣中含有的未分解有機物、二噁英前驅(qū)物氧化分解，爐內(nèi)溫度始終高于二噁英分解溫度，不能形成二噁英的生成條件；

（6）出爐煙氣處理：煙氣經(jīng)煙氣出爐口8出爐后，經(jīng)過余熱回收鍋爐回收部分熱量，再用電收塵器收集出爐煙氣中的煙塵，煙塵開路收集；對脫除煙塵的煙氣進行噴水冷卻，將煙氣溫度降至200℃以下，將低溫煙氣送入制酸系統(tǒng)制取硫酸。

表1熔煉原料成分表