本发明涉及废旧电子产品回收,特别指一种手机线路板热解回收方法及系统。
背景技术:
1、废弃线路板作为电子废弃物的重要组件,一方面既含有铅、镉、聚氯乙烯塑料、溴化阻燃剂等多种重金属和有害物质,存在潜在的环境污染;另一方面又含有铜、镍、金、银等多种普通金属和稀贵金属,具有较高的回收利用价值。
2、随着对环境保护提出了更高的要求,电子垃圾的回收与利用成为多数国家面临的棘手问题。印刷线路板(pcb)作为废弃家电中的关键部件,其回收和资源化问题已成为急需解决的热点问题。
3、对报废的线路板实施有效处理和资源化回收,可以大大减缓对原生资源的消耗,减轻环境污染,对建立资源节约型、环境友好型社会,发展循环经济具有积极的作用和重要的意义。
4、目前手机线路板的主要处理技术:火法冶金、湿法冶金、物理法。
5、火法冶金提取贵金属具有简单、方便和高效等特点,但是由于存在有机物在焚烧过程中产生有害气体造成二次污染、金属回收率低、处理设备昂贵等缺点;
6、湿法冶金技术是较常用的、从废弃电子产品中提取贵金属的技术,湿法冶金技术的基本原理主要是利用贵金属能溶解在硝酸和王水等的特点,将其从废弃线路板中脱除并从液相中予以回收。与火法相比,湿法冶金技术排放的废气相对较少、提取贵金属后的残留物也易于处理,但产生的废液较多,废液的处理工艺复杂,成本很高。对环境造成一定的潜在威胁
7、物理处理方法主要包括有机械破碎、空气分选和磁性吸附等多种技术。目前,物理处理方法主要用于金属如铝、铜的回收,如美国利用强力旋流分选机从个人电脑的pcb中回收铝,通过控制进料速度,所得金属铝的纯度为85%,回收率在90%以上;瑞典利用电动滚筒静电分选机回收铜,通过优化操作参数,所得金属铜的品位为93%~99%,回收率达95%~99%。但存在贵金属在物理回收过程流失大,且非金属树脂粉末难以资源化等问题。
8、现有的回转炉热解处理线路板工艺,主要存在以下问题:
9、1、回转炉内热解产物的不断翻转,热解残渣从回转炉内顶端下落的过程,大量的小尺寸颗粒物不易降落,易被热解气带到炉外的热解气处理系统,在热解气的净化、冷凝过程,当温度降低后就会冷凝析出热解油,这些油容易附在设备或管路的内表面,在吸附捕集热解气中的颗粒物,就会形成油泥,随着热解时间的延长可能会造成管道、冷凝器的堵塞。
10、2、手机线路板中的贵金属,如黄金,多以镀层形式存在,厚度一般小于0.1um,热解后容易形成微小的含金灰烬,热解过程容易被热解气流夹带进入尾气系统,被管路系统内壁表面的焦油吸附转变成油泥,不易回收,造成损失。
11、因此采用现有的线路板回转炉热解系统,不能实现长周期稳定运行,也不能获得高的金、银等贵金属的回收率。
技术实现思路
1、发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种手机线路板热解回收系统及方法,旨在提供一种解决现有热解气处理系统易结焦造成管路堵塞、贵金属回收效率过低的问题。
2、技术方案:一种手机线路板热解回收方法,包括以下工段:
3、线路板的进料与热解
4、通过进料单元连续输送手机线路板至回转炉内,回转炉通过转动将线路板从进料口推向出料方向,同时将线路板加热升温到热解温度开始热解,并在炉内停留时间内完成热解。热解过程产生的热解气被热解气引风机从回转炉炉头的进料口抽出进入螺旋进料器,通过调节抽气速度,控制回转炉内气压为微负压。热解残渣从炉尾的排渣口排出,进入出料单元。
5、所述预热段的温度为400~500℃,冷却段的温度为500~600℃。
6、线路板的热解温度控制为600~800℃
7、其中,线路板在回转炉内停留时间控制为30~60min
8、其中,回转炉内热解气压力控制为-50~0pa的微负压
9、其中,从回转炉排渣口排出的热解残渣温度为500~600℃
10、其中,热解气离开回转炉进料口的温度为400~500℃
11、手机线路板通过料仓、下料器、螺旋进料器被送入回转炉,料仓、下料器、螺旋进料器密封输送,向料仓充入氮气维持微正压。
12、线路板热解残渣的排出与处理
13、从回转炉排渣口排出的热解残渣,经下料阀进入螺旋出料器,在螺旋出料器的推动下送入热解残渣储罐,螺旋出料器的夹套通入20~40℃的冷却水,将500~600℃的热解残渣冷却到200~300℃,同时向热解残渣储罐通入氮气,并维持0~10kpa的微正压。
14、线路板热解气的抽出与处理
15、在引风机的作用下,高温热解气从回转炉进料口进入螺旋进料器,在螺旋进料器夹套通入20~40℃的循环冷却水,将热解气进一步冷却到200~300℃,冷凝析出的热解油随线路板一起被重新送回转炉回转炉内。除油后的热解气从螺旋进料器中部排气口进入引风分流器,引风分流器将热解气分为两部分:一部分热解气(第一热解气)与适量空气混合后进行缺氧燃烧,产生900~1200℃的高温烟气,然后与引风分流器出来的另一部分热解气(第二热解气)混合,混合后的气体温度升至400~600℃,再送人除尘器在高温下进行除尘,脱尘后的热解气进入冷凝器进一步冷却并析出热解油,不凝热解气被风机输送到焚烧器进行高温焚烧处理,焚烧产生的烟气经净化后达标排放。
16、其中,热解气的缺氧焚烧,即控制输入的空气体积为第一热解气焚烧的理论空气需求量(热解气按化学计量燃烧所需要空气体积)的70~90%,控制烟气中残留氧气浓度不大于1%。
17、其中,热解气除尘方式,可采用旋风除尘、静电除尘、袋式除尘中的任意一种或其任何组合。
18、其中,采用20~40℃的循环冷却水,将除尘后的热解气冷却到50℃以下,收集冷凝出来的热解油,然后将不凝热解气送入废气处理区。热解气的冷凝,即向冷凝器通入20~40℃的循环冷却水,将热解气冷却到30~50℃,析出热解油。
19、其中,在废气处理区将热解气通入焚烧器燃烧,控制焚烧温度不低于1100℃,停留时间不短于2s,焚烧后的废气经净化后达标排放。
20、不凝热解气的焚烧,控制不凝气焚烧温度不低于1100℃,停留时间不低于2s
21、本专利技术方案发明了一种线路板热解系统,包括进料单元、热解单元、出料单元、热解气加热单元、除尘单元、冷凝单元、热解气焚烧单元:
22、进料单元:包括料仓、下料器、螺旋进料器及其管路系统。料仓下端出口与下料器入口相连,下料器出口与螺旋进料器的进料口相连,螺旋进料器的出口与回转炉的进料口相连,在螺旋进料器的中间位置设置一排气口,该气体排放与热解气加热单元相连。线路板从料仓出口经下料器进入螺旋进料器内,被螺旋驱动进入回转炉内。来自回转炉的高温热解气从螺旋进料器的出料口进入,在螺旋进料器内与线路板逆流接触,螺旋进料器夹套通入20~40℃的循环冷却水,热解气在螺旋进料器内被冷却到200~300℃后,从螺旋进料器中部的排气口流出进入热解加热单元。料仓投加线路板后用盖板密封,并在料仓通入氮气保持0~10kpa(表压)的微正压,以防止热解气串入料仓,同时也防止外面的空气进入系统内,充入的氮气从螺旋进料器中部的排气口与热解气汇合后进入热解气加热单元。
23、热解单元:包含回转炉、电加热系统、驱动电机等。回转炉的炉体以一定角度倾斜放置使进料口端(头部)高于出料口端(尾部),倾斜角度在0~5度之间可调。电机驱动炉体转动,转速在2~20r/min之间可调。在回转炉内,线路板随回转炉转动而翻滚并以螺旋方向从炉头向炉尾的出料方向移动,热解气的流动方向与线路板的运动方向相反。炉内热解气的压力通过热解气引风机的转速调节控制在-50~0pa。通过调节回转炉的倾斜角度和炉体的转速可以将线路板在回转炉内的停留时间控制在30~60min之间。回转炉的炉体外设置有电加热块,根据炉体的加热温度和控制要求不同,回转炉的炉膛分为六段:
24、第一段为预热段,该区段未设置电加热块,利用热解过程产生的高温热解气对线路板进行预热,预热后的线路板升温到400~500℃。
25、第二至五段为热解炉加热段,设置了电加热块对炉体进行加热,预热后的线路板在加热段,进一步被加热至并保持在600~800℃。
26、第六段为热解残渣冷却段,该段未设置电加热块,利用空气对炉壁进行散热冷却,线路板热解残渣通过冷却段后,温度降至500~600℃。
27、热解气加热单元:包括引风分流器、燃烧器、气体管道混合器,螺旋进料器中部的排气口与引风分流器的入口相连,引风流器的第一出口与燃烧器的入口相连,燃烧器的烟气出口与气体管道混合器的一个入口相连,引风分流器的第二出口与气体管道混合器的另一个入口相连。管道混合器的出口与除尘器的气体入口相连。为了保持管道和设备内的热解气温度流经过程基本保持不变,在管道及设备外加装足够的保温层和高温蒸汽伴热。
28、引风分流器将热解气分为第一热解气和第二热解气,将第一热解气与空气混合后,进入燃烧器在900~1200℃下完成缺氧燃烧,控制烟气中的残留氧气浓度不大于1%,燃烧产生的高温烟气在气体管道混合器内与第二热解气混合,控制混合后气体温度达到400~600℃;
29、除尘单元:包括除尘器、储尘罐等。除尘器的入口与管道混合器的出口相连,除尘器的气体出口与热解气冷凝器的气体入口相连,除尘器分离出来的粉尘收集在储尘罐中。除尘器为旋风除尘器、静电除尘器、袋式除尘器中的任意一种或其任何组合。控制除尘器进口气体温度不低于400℃、除尘器出口气体温度不低于300℃。为了保持管道和设备内的热解气温度流经过程基本保持不变,在管道及设备外加装足够的保温层和高温蒸汽伴热。
30、冷凝单元:热解气冷凝单元由冷凝器、储油罐及循环冷却水系统组成。冷凝器的气体入口与除尘器的气体出口相连,冷凝器的气体出口通过引风机输送到热解气焚烧处理单元。冷凝器夹套通入20~40℃的循环冷却水,将热解气冷却到30~50℃,冷凝析出的热解油收集在储油罐中,不凝的热解气送入废气焚烧处理单元。
31、不凝气焚烧处理单元:焚烧单元包括引风机、焚烧器、烟气净化器等。引风机入口与热解气冷凝器的气体出口相连,引风机的出口与焚烧器的气体入口相连,焚烧产生的烟气与烟气净化器的入口连接。来自冷凝单元的不凝热解气与空气混合后在焚烧器进行充分燃烧,控制燃烧温度不低于1100℃,停留时间不低于2s。烟气经净化后实现达标排放。
32、出料单元:由旋转下料器、螺旋出料器、残渣储罐组成。下料器的入口与回转炉尾部的排渣口相连,下料器的出口与螺旋出料器入口相连,螺旋出料器的出口与储罐入口相连。热解残渣从回转炉排渣口经下料器进入螺旋出料器,在螺旋的推动下进入残渣储罐,螺旋出料器夹套通入20~40℃的循环冷却水对解残渣进行水冷降温,控制冷却后的热解残渣温度为200~300℃。出料系统为密封系统,为防止热解气的串入出料系统和防止外面空气进入出料系统,在残渣储罐通入氮气,保持1~10kpa的微正压,通入的氮气经螺旋进料器、下料器,再从回转炉尾部排渣口进入回转炉与热解气汇合。
33、有益效果:
34、采用本发明系统和方法对手机线路板进行热解处理,能够对线路板进行充分热解、回收,热解前无需对线路板进行破碎,既减少了热解过程产生的粉尘数量,也减少了贵金属的损失,因此采用本发明的系统处理废旧手机线路板,能获得更高的的贵金属回收率。与现有的热解系统对比,本发明的其他效果如下:
35、1.通过控制回转炉内各加热段温度及停留时间,能够实现手机线路板的充分热解;
36、2.为了避免热解气在除尘过程析出热解油造成管路堵塞。本发明采用了对热解气进行先降温除油、再升温除尘的方案。回转炉出来的高温热解气在水冷螺旋进料器内,被冷却到200~300℃,因此能将热解气中沸点高于300℃的焦油有效分离出来,后面只需在除尘过程保持热解气不低于300℃,就可以较好地避免除尘过程析出热解油。这样就能有效解决了除尘、冷凝管路发生结焦而造成的堵塞问题;
37、3、为了实现对热解气加热,本发明采用部分热解气的缺氧燃烧产生的高温烟气来升温热解气。这不仅避免了额外的燃料需求,同时采用缺氧焚烧方式,也避免了氧气的残留,保证了系统的安全。而缺氧燃烧过程形成的一氧化碳,也可以在后期的热解气燃烧处理时得到利用。
38、4、本专利采用一部分热解气燃烧产生的热量来升温热解气,由于引入了部分空气,提高了脱尘过程的气体总流量,气体温度更高,因此脱尘过程气流速度更快,有利于提升旋风分流器的除尘效果。
39、5、为了防止外面的空气进入热解系统,本发明方案,在手机线路板料仓、热解残渣储罐充入氮气,保持正压,既避免了外部氧气进入系统,也防止了热解气串入料仓和残渣储存罐,避免了热解气的泄漏。
1.一种手机线路板热解回收方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种手机线路板热解回收方法,其特征在于,多个加热段的温度设定为600~800℃。
3.根据权利要求1所述的一种手机线路板热解回收方法,其特征在于,回转炉的倾斜角度控制在0-5°,通过调节回转炉的的倾斜角度和回转炉的转速控制手机线路板在回转炉内的停留时间。
4.根据权利要求1所述的一种手机线路板热解回收方法,其特征在于,所述预热段的温度为400~500℃,冷却段的温度为500~600℃。
5.根据权利要求1所述的一种手机线路板热解回收方法,其特征在于,手机线路板通过料仓、下料器、螺旋进料器被送入回转炉,料仓、下料器、螺旋进料器密封输送,向料仓充入氮气维持微正压。
6.根据权利要求5所述的一种手机线路板热解回收方法,其特征在于,通过螺旋出料器输出冷却段排出的热解残渣进入热解残渣储罐,通过循环冷却水对螺旋出料器水冷,向热解残渣储罐充入氮气维持微正压。
7.根据权利要求6所述的一种手机线路板热解回收方法,其特征在于,通过除尘器在高温下分离出热解气中的粉尘,除尘可采用旋风除尘、静电除尘、袋式除尘中的任意一种或任意方式的组合。
8.根据权利要求7所述的一种手机线路板热解回收方法,其特征在于,采用20~40℃的循环冷却水,将除尘后的热解气冷却到50℃以下,收集冷凝出来的热解油,然后将不凝热解气送入废气处理区。
9.根据权利要求8所述的一种手机线路板热解回收方法,其特征在于,在废气处理区将热解气通入焚烧器燃烧,控制焚烧温度不低于1100℃,停留时间不短于2s,焚烧后的废气经净化后达标排放。
10.一种使用权利要求1-9任意一项所述的手机线路板热解回收方法的回收系统,其特征在于,包括,
