電子廢棄物破碎分選后的混合金屬富集體的分離回收方法
【專利摘要】一種電子廢棄物破碎分選后的混合金屬富集體的分離回收方法，包括步驟：①將電子廢棄物破碎-分選后的混合金屬富集體加入熱解爐中，在通入氮?dú)饣蛘哒婵諚l件下，對混合金屬富集體進(jìn)行熱解處理；②將熱解所得的混合金屬與殘?zhí)家黄鸺尤胝婵者B續(xù)分離回收裝置中，進(jìn)行真空蒸餾與冷凝收集處理，并在高溫條件下，將余下的液態(tài)金屬銅直接澆鑄成銅錠產(chǎn)品。本發(fā)明具有工藝流程少，操作簡單且高效，無污染的特點(diǎn)，整個處理過程不向環(huán)境排放任何有害的廢水廢氣，用氮?dú)鉄峤饣蛘哒婵諢峤馊コ艋旌辖饘僦械挠袡C(jī)成分，保證金屬冷凝設(shè)備不受到熱解油的干擾，提高金屬蒸餾設(shè)備的使用壽命，減少維護(hù)成本，提高金屬純度；同時提高了金屬蒸餾時的回收率。
【專利說明】電子廢棄物破碎分選后的混合金屬富集體的分離回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子廢棄物中的金屬回收及無害化處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種電子廢棄物破碎分選后的銅、鉛、鎘、鋅等混合金屬富集體的分離回收方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品已經(jīng)滲透到人們生產(chǎn)和生活的各個方面。作為一種短生命周期產(chǎn)品，近年來報廢的電子產(chǎn)品數(shù)量也以指數(shù)級上升。據(jù)估計，我國目前每年報廢的電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等家用電器約有5000余萬臺，報廢量年均增長20%，預(yù)計到“十二五”末期，年報廢量將達(dá)到1.6億多臺。
[0003]在電子廢棄物中，金屬的含量高達(dá)60%左右，而在自然界中金屬含量達(dá)到3~5%就可以稱為富礦，電子廢棄物中蘊(yùn)含的金屬是天然礦藏的幾十倍甚至幾百倍，是十分寶貴的資源。但是電子廢棄物的成分十分復(fù)雜，在經(jīng)過初步的破碎和分選之后，可以將金屬成分富集起來。這些金屬富集體一般是以銅為主要成分，同時包含鉛、鎘等多種具有環(huán)境風(fēng)險的金屬成分和物理分選難以去除干凈的有機(jī)成分。如何綠色環(huán)保的回收電子廢棄物破碎分選后的多種混合金屬富集體是電子廢棄物回收中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。
[0004]目前電子廢棄物中金屬的回收方法主要有濕法冶金、火法冶金、機(jī)械處理或多技術(shù)復(fù)合處理等。其中機(jī)械 處理以易于工業(yè)化，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，備受矚目。中國發(fā)明專利《廢混合金屬的粉碎分離回收工藝及其所用設(shè)備》(沈志剛等，專利號99102862.7)將廢舊混合金屬依次經(jīng)過粗破、細(xì)破，然后通過振動篩分，然后采用氣流分選機(jī)，實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬物質(zhì)的分離。以上方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)金屬與非金屬的分離，但分離后得到的是包含少量有機(jī)成分的混合金屬顆粒，必須進(jìn)行混合金屬富集體的分離提純，回收的金屬才能達(dá)到資源化。文獻(xiàn)《從印刷電路板廢料中回收金和銅的研究》(朱萍等，《稀有金屬》2002年第3期)介紹了采用濕法冶金技術(shù)回收印刷電路板廢料中的多種金屬元素。但存在的主要問題是化學(xué)藥劑消耗大，廢液的處理將造成二次污染。文獻(xiàn)《國內(nèi)外電子廢棄物現(xiàn)狀及其資源化技術(shù)》(魏金秀等，《東華大學(xué)學(xué)報》2005年第3期)介紹了采用電解法進(jìn)行混合金屬的分離。但是，在電解過程中產(chǎn)生氟化氫、一氧化碳、二氧化硫等有害氣體及廢電解液嚴(yán)重污染環(huán)境等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種電子廢棄物破碎分選后的銅、鉛、鎘、鋅等混合金屬富集體的分離回收方法。首先通過熱解方法將混合金屬顆粒中的少量有機(jī)成分轉(zhuǎn)化為熱解油和熱解氣去除，再通過真空蒸餾手段，使多種金屬成分在封閉環(huán)境中分別蒸發(fā)，并分開冷凝。最終達(dá)到分離回收電子廢棄物破碎-分選后的銅、鉛、鎘、鋅等混合金屬的目的。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0007]—種電子廢棄物破碎分選后的混合金屬富集體的分離回收方法，其特點(diǎn)在于，該方法包括以下步驟:[0008]①將電子廢棄物破碎-分選后的混合金屬富集體加入熱解爐中，在通入氮?dú)饣蛘哒婵諚l件下，對混合金屬富集體進(jìn)行熱解處理，將有機(jī)成分分離并轉(zhuǎn)化為熱解油和熱解氣，得到混合金屬與殘?zhí)迹?br> [0009]②將熱解所得的混合金屬與殘?zhí)家黄鸺尤胝婵者B續(xù)分離回收裝置中，進(jìn)行真空蒸餾與冷凝收集處理，并在高溫條件下，將余下的液態(tài)金屬銅直接澆鑄成銅錠產(chǎn)品。
[0010]所述的步驟①熱解處理，具體包括:
[0011]11)將混合金屬富集體投入熱解爐，關(guān)閉設(shè)備，進(jìn)行氮?dú)鉄峤猓词篃峤鉅t中充滿氮?dú)猓蛘哌M(jìn)行真空熱解，即使熱解爐內(nèi)的壓力保持在50Pa以下；
[0012]12)啟動熱解爐電源，開始加熱，使熱解爐內(nèi)達(dá)到指定的溫度，并保持溫度20~40分鐘，使有機(jī)成分充分熱解；所述的指定的溫度是指氮?dú)鉄峤鈼l件下為550~650°C，真空熱解條件下為200~300°C ；
[0013]13)熱解產(chǎn)生的氣體經(jīng)過冷凝區(qū)冷凝為熱解油，不能冷凝的熱解氣在熱解爐出口處用氣袋進(jìn)行收集，混合金屬與殘?zhí)紕t留在熱解爐中。
[0014]所述的步驟②真空蒸餾與冷凝收集處理，具體包括:
[0015]21)將熱解得到的混合金屬與熱解殘?zhí)家黄鸺尤胝婵者B續(xù)分離回收裝置的物料加熱裝置中，密封真空連續(xù)分離回收裝置，啟動真空系統(tǒng)抽氣，使裝置內(nèi)壓力保持在I X 10-2 ~I X IO2Pa ；
[0016]22)啟動真空連續(xù)分離回收裝置的電源，使物料加熱裝置內(nèi)溫度加熱到600~700°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鎘蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為I~2小時，鎘冷凝在冷凝盤上，冷凝溫度為100~350°C ；
[0017]23)更換冷凝盤，并繼續(xù)加熱，使物料加熱裝置內(nèi)溫度達(dá)到700~800°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鋅蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為I~2小時，鋅冷凝在冷凝盤上，冷凝溫度為100 ~400。。；
[0018]24)再次冷凝盤，并繼續(xù)加熱，使物料加熱裝置內(nèi)溫度達(dá)到800~900°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鉛蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為I~2小時，鉛冷凝在冷凝盤上，冷凝溫度為200 ~400。。。
[0019]所述的混合金屬富集體是對電子廢棄物進(jìn)行破碎-分選得到的一定粒徑的顆粒狀金屬物料，其中還包含有物理分選無法去除干凈的有機(jī)成分。
[0020]熱解的原理是在無氧或缺氧條件下，使有機(jī)成分受熱分解，蒸發(fā)。在低溫區(qū)冷凝轉(zhuǎn)化為熱解油，而不能冷凝的熱解氣在系統(tǒng)終端被收集起來作為燃料氣，殘?zhí)紕t留在原位。由于熱解反應(yīng)沒有氧氣的參加，使得有機(jī)成分的形態(tài)變化主要來自自身化學(xué)鍵的斷裂，低鍵能的化學(xué)鍵先斷裂，形成相對的小分子物質(zhì)，并最終轉(zhuǎn)化成熱解油。避免了焚燒處理產(chǎn)生的無法收集的大量氣體，減少了大氣碳排放，也避免了多環(huán)芳烴隨焚燒產(chǎn)生的氣體排放到環(huán)境中。
[0021]真空蒸餾的原理是基于電子廢棄物破碎-分選后的銅、鉛、鎘、鋅等混合金屬在同一溫度下具有不同的飽和蒸氣壓，在真空中通過蒸發(fā)與冷凝，使其分別在不同溫度下相互分離從而實(shí)現(xiàn)綜合利用與回收。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0023](I)利用已經(jīng)成熟的熱解技術(shù)，將有機(jī)成分去除，避免真空蒸餾過程中，有機(jī)物熱解產(chǎn)生的油氣對金屬收集的負(fù)面影響和對設(shè)備使用壽命的影響，減少維護(hù)成本。
[0024](2)將熱解有機(jī)物產(chǎn)生的殘?zhí)甲鳛檫€原劑，與混合金屬成分一起進(jìn)行金屬的真空蒸餾，破壞金屬顆粒外表的氧化物外殼，避免氧化物外殼對金屬蒸發(fā)的阻擋作用，提高金屬的回收率和純度。
[0025](3)具有工藝流程少，操作簡單且高效，無污染的特點(diǎn)。
[0026](4)整個處理過程不向環(huán)境排放任何有害的廢水廢氣。
[0027](5)適合環(huán)保和資源回收型企業(yè)對電子廢棄物破碎-分選之后的混合金屬富集體的回收。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明電子廢棄物破碎分選后混合金屬富集體的分離回收方法的流程圖。
[0029]圖2為本發(fā)明中真空連續(xù)分離回收裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
[0031]請參閱圖1，圖1為本發(fā)明電子廢棄物破碎分選后混合金屬富集體的分離回收方法的流程圖，如圖所示，一種電子廢棄物破碎分選后的混合金屬富集體的分離回收方法，包括以下步驟:
[0032]①將電子廢棄物破碎-分選后的混合金屬富集體加入熱解爐中，在通入氮?dú)饣蛘哒婵諚l件下，對混合金屬富集體進(jìn)行熱解處理，將有機(jī)成分分離并轉(zhuǎn)化為熱解油和熱解氣，得到混合金屬與殘?zhí)迹?br> [0033]所述的熱解處理，具體包括:
[0034]11)將混合金屬富集體投入熱解爐，關(guān)閉設(shè)備，進(jìn)行氮?dú)鉄峤猓词篃峤鉅t中充滿氮?dú)猓蛘哌M(jìn)行真空熱解，即使熱解爐內(nèi)的壓力保持在50Pa以下；
[0035]12)啟動熱解爐電源，開始加熱，使熱解爐內(nèi)達(dá)到指定的溫度，并保持溫度20~40分鐘，使有機(jī)成分充分熱解；所述的指定的溫度是指氮?dú)鉄峤鈼l件下為550~650°C，真空熱解條件下為200~300°C ；
[0036]13)熱解產(chǎn)生的氣體經(jīng)過冷凝區(qū)冷凝為熱解油，不能冷凝的熱解氣在熱解爐出口處用氣袋進(jìn)行收集，混合金屬與殘?zhí)紕t留在熱解爐中。
[0037]上述實(shí)現(xiàn)熱解處理的設(shè)備是市面上都能買到的任何可以加熱和控制氣氛的熱解設(shè)備。
[0038]②將熱解所得的混合金屬與殘?zhí)家黄鸺尤胝婵者B續(xù)分離回收裝置中，進(jìn)行真空蒸餾與冷凝收集處理，并在高溫條件下，將余下的液態(tài)金屬銅直接澆鑄成銅錠產(chǎn)品。
[0039]所述的真空蒸餾與冷凝收集處理，具體包括:
[0040]21)將熱解得到的混合金屬與熱解殘?zhí)家黄鸺尤胝婵者B續(xù)分離回收裝置的物料加熱裝置中，密封真空連續(xù)分離回收裝置，啟動真空系統(tǒng)抽氣，使裝置內(nèi)壓力保持在I X 10-2 ~I X IO2Pa ；
[0041]22)啟動真空連續(xù)分離回收裝置的電源，使物料加熱裝置內(nèi)溫度加熱到600~700°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鎘蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為I~2小時，鎘冷凝在冷凝盤上，冷凝溫度為100~350°C ；
[0042]23)更換冷凝盤，并繼續(xù)加熱，使物料加熱裝置內(nèi)溫度達(dá)到700~800°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鋅蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為I~2小時，鋅冷凝在冷凝盤上，冷凝溫度為100 ~400。。；
[0043]24)再次冷凝盤，并繼續(xù)加熱，使物料加熱裝置內(nèi)溫度達(dá)到800~900°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鉛蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為I~2小時，鉛冷凝在冷凝盤上，冷凝溫度為200 ~400。。。
[0044]所述的真空連續(xù)分離回收裝置，如圖2所示，包括真空爐體、設(shè)置在真空爐體內(nèi)的物料加熱裝置與出料裝置10、連續(xù)進(jìn)料裝置11、冷凝收集裝置、電控系統(tǒng)17，以及三套分別由電機(jī)3和傳動組件5組成的氣動裝置；所述的真空爐體包括爐蓋I和爐身2，所述的爐蓋I外接第一套氣動裝置，所述的爐身2經(jīng)真空管路15與真空泵組16連接；所述的物料加熱裝置包括物料坩堝7、設(shè)于物料坩堝7外壁的感應(yīng)線圈8和測溫電偶9，所述的感應(yīng)線圈8和測溫電偶9的電纜外接第二套氣動裝置；所述的連續(xù)進(jìn)料裝置11位于真空爐體的上方，進(jìn)料口伸入爐身2，該連續(xù)進(jìn)料裝置11的頂部設(shè)有上下兩個可單獨(dú)開合的小孔；所述的出料裝置10具有金屬液收集模具，且位于所述的物料加熱裝置的下方；所述的冷凝收集裝置包括多工位水冷冷凝盤組6、設(shè)有通孔的旋轉(zhuǎn)升降軸12、循環(huán)水管路13和水箱14 ;所述的旋轉(zhuǎn)升降軸12的一端經(jīng)循環(huán)水管路13與水箱14相連，另一端與多工位水冷冷凝盤組6連接；所述的旋轉(zhuǎn)升降軸12外接第三套氣動裝置，所述的水冷冷凝盤組6懸停于所述的物料坩堝7的正上方；所述的三套氣動裝置的電纜經(jīng)匯流母排4與電控系統(tǒng)17連接。[0045]實(shí)施例1
[0046]首先，將電子廢棄物破碎-分選后的銅、鉛、鎘、鋅等混合金屬富集體投入熱解設(shè)備中。在氮?dú)鈼l件下，加熱到550°C，進(jìn)行熱解處理。加熱時間持續(xù)35分鐘，收集冷凝的熱解油和不能冷凝的熱解氣。取出熱解后的混合金屬和殘?zhí)迹度胝婵者B續(xù)分離回收裝置。使真空爐的壓力處于IPa，之后加熱裝置到600°C，保溫I小時，鎘冷凝在冷凝盤上，回收率為95%，純度為99%，由此將鎘從混合金屬中分離出來。更換冷凝盤，并繼續(xù)加熱裝置到700°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鋅蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為I小時。鋅冷凝在冷凝盤上，回收率為96%，純度為99%，由此將鋅從混合金屬中分離出來。再次更換冷凝盤，并繼續(xù)加熱裝置到 800°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鉛蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為I小時。鉛冷凝在冷凝盤上，回收率為98%，純度為99%，由此將鉛從混合金屬中分離出來。真空蒸餾后，高溫條件下，直接將液態(tài)的金屬銅澆鑄，并冷卻成銅錠產(chǎn)品。
[0047]實(shí)施例2
[0048]首先，將電子廢棄物破碎-分選后的銅、鉛、鎘、鋅等混合金屬富集體投入熱解設(shè)備中。在真空條件下，氣壓保持在50Pa，加熱到250°C，進(jìn)行熱解處理。加熱時間持續(xù)40分鐘，收集冷凝的熱解油和不能冷凝的熱解氣。取出熱解后的混合金屬和殘?zhí)迹度胝婵者B續(xù)分離回收裝置。保持真空爐壓力在0.1Pa，之后加熱裝置到650°C，保溫I小時，鎘冷凝在冷凝盤上，回收率為96%以上，純度為99%，由此將鎘從混合金屬中分離出來。更換冷凝盤，并繼續(xù)加熱裝置到750°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鋅蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為I小時。鋅冷凝在冷凝盤上，回收率為96%，純度為99%，由此將鋅從混合金屬中分離出來。再次更換冷凝盤，并繼續(xù)加熱裝置到850°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鉛蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為I小時。鉛冷凝在冷凝盤上，回收率為98%，純度為99%，由此將鉛從混合金屬中分離出來。真空蒸餾后，高溫條件下，直接將液態(tài)的金屬銅澆鑄，并冷卻成銅錠產(chǎn)品。
[0049]實(shí)施例3
[0050]首先，將電子廢棄物破碎-分選后的銅、鉛、鎘、鋅等混合金屬富集體投入熱解設(shè)備中。在氮?dú)鈼l件下，加熱到600°C，進(jìn)行熱解處理。加熱時間持續(xù)30分鐘，收集冷凝的熱解油和不能冷凝的熱解氣。取出熱解后的混合金屬和殘?zhí)迹度胝婵者B續(xù)分離回收裝置。保持真空爐的壓力為0.01Pa，之后加熱裝置到680°C，保溫2小時，鎘冷凝在冷凝盤上，回收率為97%以上，純度為99%，由此將鎘從混合金屬中分離出來。更換冷凝盤，并繼續(xù)加熱裝置到780°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鋅蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為2小時。鋅冷凝在冷凝盤上，回收率為98%，純度為99%，由此將鋅從混合金屬中分離出來。再次更換冷凝盤,并繼續(xù)加熱裝置到900°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鉛蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為2小時。鉛冷凝在冷凝盤上，回收率為99%，純度為99%，由此將鉛從混合金屬中分離出來。真空蒸餾后，高溫條件下，直接將液 態(tài)的金屬銅澆鑄，并冷卻成銅錠產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種電子廢棄物破碎分選后的混合金屬富集體的分離回收方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: ①將電子廢棄物破碎-分選后的混合金屬富集體加入熱解爐中，在通入氮?dú)饣蛘哒婵諚l件下，對混合金屬富集體進(jìn)行熱解處理，將有機(jī)成分分離并轉(zhuǎn)化為熱解油和熱解氣，得到混合金屬與殘?zhí)迹? ②將熱解所得的混合金屬與殘?zhí)家黄鸺尤胝婵者B續(xù)分離回收裝置中，進(jìn)行真空蒸餾與冷凝收集處理，并在高溫條件下，將余下的液態(tài)金屬銅直接澆鑄成銅錠產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子廢棄物破碎分選后的混合金屬富集體的分離回收方法，其特征在于，所述的步驟①熱解處理，具體包括: `11)將混合金屬富集體投入熱解爐，關(guān)閉設(shè)備，進(jìn)行氮?dú)鉄峤猓词篃峤鉅t中充滿氮?dú)猓蛘哌M(jìn)行真空熱解，即使熱解爐內(nèi)的壓力保持在50Pa以下； `12)啟動熱解爐電源，開始加熱,使熱解爐內(nèi)達(dá)到指定的溫度，并保持溫度20~40分鐘，使有機(jī)成分充分熱解；所述的指定的溫度是指氮?dú)鉄峤鈼l件下為550~650°C，真空熱解條件下為200~300°C ； ` 13)熱解產(chǎn)生的氣體經(jīng)過冷凝區(qū)冷凝為熱解油，不能冷凝的熱解氣在熱解爐出口處用氣袋進(jìn)行收集，混合金屬 與殘?zhí)紕t留在熱解爐中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子廢棄物破碎分選后的混合金屬富集體的分離回收方法，其特征在于，所述的步驟②真空蒸餾與冷凝收集處理，具體包括: 21)將熱解得到的混合金屬與熱解殘?zhí)家黄鸺尤胝婵者B續(xù)分離回收裝置的物料加熱裝置中，密封真空連續(xù)分離回收裝置，啟動真空系統(tǒng)抽氣，使裝置內(nèi)壓力保持在1X10—2~`IX IO2Pa ； 22)啟動真空連續(xù)分離回收裝置的電源，使物料加熱裝置內(nèi)溫度加熱到600~700°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鎘蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為I~2小時，鎘冷凝在冷凝盤上，冷凝溫度為100~350°C ； `23)更換冷凝盤，并繼續(xù)加熱，使物料加熱裝置內(nèi)溫度達(dá)到700~800°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鋅蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為I~2小時，鋅冷凝在冷凝盤上，冷凝溫度為`100 ~400。。； `24)再次冷凝盤，并繼續(xù)加熱，使物料加熱裝置內(nèi)溫度達(dá)到800~900°C，然后保持溫度不變，使混合金屬中的鉛蒸發(fā)，蒸發(fā)時間為I~2小時，鉛冷凝在冷凝盤上，冷凝溫度為`200 ~400。。。
【文檔編號】C22B7/00GK103924086SQ201410129739
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】許振明, 馬恩, 方文熊 申請人:上海交通大學(xué)