專利名稱：一種廢棄印刷線路板中金屬和非金屬的熱解分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢棄印刷線路板的資源化回收和循環(huán)利用，尤其涉及一種廢棄印刷線路板中 金屬和非金屬的熱解分離方法。
背景技術(shù)：
隨著家電產(chǎn)品的普及和淘汰速度的加快，廢棄印刷線路板(PCB)的數(shù)量在急劇增長(zhǎng)。 由于廢棄PCB具有高危害性、高價(jià)值性和難處理性等特點(diǎn)，對(duì)于廢棄PCB的無害化、資源化 處理受到越來越多的重視。
目前國內(nèi)外對(duì)于廢棄印刷線路板的處理方法主要有高溫冶金、化學(xué)濕法冶金、機(jī)械物理 法和焚燒法等。高溫冶金、化學(xué)濕法冶金的主要目標(biāo)是回收其中的鉑、鈀、金、銀、鉛、銅 等貴重金屬。但這兩種處理工藝都存在著比較嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，其中化學(xué)濕法冶金還引 入了有毒有害化學(xué)溶液等污染物，而且其它可利用材料也得不到有效回收，因此已不能滿足
資源回收和環(huán)境保護(hù)的要求；機(jī)械物理處理方法是根據(jù)各種成分所具有的不同物理性能將它 們進(jìn)行分選，但在機(jī)械破碎過程中會(huì)產(chǎn)生大量含玻璃纖維和樹脂的粉塵，而且阻燃劑中含有 的溴等在連續(xù)破碎過程中也會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而散發(fā)出有毒氣體，嚴(yán)重破壞環(huán)境；焚燒法處理的流 程是先將廢棄的PCB經(jīng)機(jī)械方法破碎至1 2英寸大小，然后送入一次焚化爐中焚燒，使有 機(jī)氣體與固體物分離，剩余物即為裸露的金屬及玻璃纖維。但是這種處理方法會(huì)使金屬在高 溫下表面發(fā)生氧化，降低金屬的回收率和純度，同時(shí)PCB中的阻燃劑含有大量溴或氯成分， 燃燒后容易生成有毒有害氣體，對(duì)空氣造成污染。
可見，以上幾種處理方法都存在著不同程度的不足和缺點(diǎn)，急需找到一種比較環(huán)保和高 效的回收方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以實(shí)現(xiàn)廢棄印刷線路板中金屬和非 金屬的有效分離，從而提高有價(jià)資源的回收利用率，并能最大限度地減少處理過程中有毒有 害竭分的產(chǎn)生和排放，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的目的的一種廢棄印刷線路板中金屬和非金 屬的熱解分離方法。
本發(fā)明的一種廢棄印刷線路板中金屬和非金屬的熱解分離方法，它包括以下步驟-
(1) 將廢棄印刷線路板放入熱解裝置的爐膛內(nèi)，關(guān)嚴(yán)爐門后先通入氮?dú)? 5分鐘，氮 氣流量為30 — 50升/分，以將爐膛內(nèi)空氣完全排出形成絕氧環(huán)境；
(2) 以15 2(TC/min的升溫速率對(duì)所述的爐膛內(nèi)物料加熱，溫度升高到600 70(TC后 保持該溫度20 30min并停爐，在對(duì)所述的物料加熱的過程中保持爐膛內(nèi)有微正壓并對(duì)所述 的物料不定期攪拌；
(3)將熱解產(chǎn)物排出所述的熱解裝置，經(jīng)與冷卻介質(zhì)換熱后將液體和氣體產(chǎn)物進(jìn)行分 離并由容器分別加以收集。
采用本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 本發(fā)明提出的熱解處理方法，能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄PCB中金屬和非金屬的有效分離，提高有 價(jià)資源的回收率和回收純度；
2. 采用本發(fā)明方法處理廢棄PCB，可以避免用火法冶金和高溫焚燒所產(chǎn)生的有毒有害氣 體，屬于無煙霧處理過程；在絕氧氣氛下加熱廢棄PCB，可從機(jī)理上抑制二噁英的產(chǎn)生，實(shí) 現(xiàn)固體廢棄物的無害化熱態(tài)分離；避免了現(xiàn)有技術(shù)處理過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢液等對(duì) 環(huán)境的污染；
3. 由于在處理廢棄PCB過程中在爐膛內(nèi)增加了攪拌器，可以保證被熱解物料內(nèi)外溫度均 勻，克服了同類方法中普遍存在的內(nèi)外溫度梯度較大、熱解不同步的弊端，提高了整體熱解 效率，減少了能源消耗量。而且由于攪拌裝置的機(jī)械外力作用，使得金屬層和非金屬層能夠 徹底分離，便于進(jìn)一歩的分類回收利用；
4.采用本發(fā)明的熱解方法處理廢棄PCB，由于溫度相對(duì)較低，而且是還原性氣氛，金屬 表面發(fā)生氧化的程度很小，因此金屬的回收純度較高；不需要將PCB進(jìn)行機(jī)械破碎，可以克 服用機(jī)械方法處理時(shí)造成的金屬損耗，所以金屬的回收率也較高，幾乎為100%;由于用該方 法處理廢棄PCB基本上不需要對(duì)物料進(jìn)行破碎和分割，熱解后得到的金屬尺寸較大，使得回 收和進(jìn)一步處理變得更加容易和方便。


附圖為本發(fā)明的一種廢棄印刷線路板中金屬和非金屬的熱解分離方法中采用的熱解裝 置示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作以詳細(xì)描述。
本發(fā)明的一種廢棄印刷線路板中金屬和非金屬的熱解分離方法，它包括以下步驟(1)將
廢棄印刷線路板放入熱解裝置的爐膛內(nèi)，關(guān)嚴(yán)爐門后先通入氮?dú)? 5分鐘，氮?dú)饬髁繛?0 50升/分，以將爐膛內(nèi)空氣完全排出形成絕氧環(huán)境；(2)以15 2(TC/min的升溫速率對(duì)所述 的爐膛內(nèi)物料加熱，溫度升高到600 70(TC后保持該溫度20 30min并停爐。在加熱過程中 關(guān)閉進(jìn)氣閥，通過調(diào)整出氣閥開度來保持爐膛內(nèi)有微正壓，這樣空氣就不會(huì)滲入爐內(nèi)，可以 保持爐內(nèi)為絕氧或缺氧環(huán)境，熱解過程中產(chǎn)生的氣體能夠靠自身的壓力排出，從而節(jié)省運(yùn)行 費(fèi)用，微正壓可以根據(jù)具體情況設(shè)定，但不宜過高，否則會(huì)導(dǎo)致爐內(nèi)熱解氣外漏，污染環(huán)境 空氣，通?？刂圃? 3raniH20，在對(duì)所述的物料加熱的同時(shí)對(duì)所述的物料不定期攪拌；(3)將 熱解產(chǎn)物排出所述的熱解裝置，經(jīng)與冷卻介質(zhì)換熱后將液體和氣體產(chǎn)物進(jìn)行分離并由容器分 別加以收集。本步驟中氣體產(chǎn)物量可以用流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，液體和固體熱解產(chǎn)物的質(zhì)量可以 通過稱重法確定。冷卻介質(zhì)的溫度可以為15—25°C，介質(zhì)可以為自來水。
在本發(fā)明方法中為保證熱解過程是在絕氧條件下進(jìn)行，在加熱前要向爐內(nèi)通一定時(shí)間的 氮?dú)?，以排出爐內(nèi)的空氣；在加熱過程中關(guān)閉進(jìn)氣閥，通過調(diào)整出氣閥開度來保持爐膛內(nèi)有
的微正壓，這樣空氣就不會(huì)滲入爐內(nèi)，可以保持爐內(nèi)為絕氧或缺氧環(huán)境。
攪拌裝置的主要作用是通過不定期的攪拌保證被熱解的物料內(nèi)外溫度的均勻，提高熱解 速度，同時(shí)可以提供機(jī)械外力將通過熱解已經(jīng)分離的金屬層和玻璃纖維層完全脫離，便于分 類回收。
升溫速率和熱解溫度是保證分離效果的關(guān)鍵參數(shù)。升溫速率過快或過慢都會(huì)使分離效果 變差。根據(jù)多次試驗(yàn)，達(dá)到最佳分離效果的升溫速率為15 2(TC/min。熱解溫度的高低也直 接影響到廢棄PCB的處理效果。熱解溫度過高會(huì)造成能量浪費(fèi)，過低會(huì)造成熱解不充分，分 離效果不理想等。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，熱解溫度應(yīng)控制在600 700°C，并在該溫度下保持20 30min 為宜。 一
附圖為本發(fā)明方法采用的熱解裝置的示意圖，當(dāng)然熱解裝置不局限于圖中所示的結(jié)構(gòu)形 式，還可以采用其它種現(xiàn)有的熱解裝置。附圖所示的熱解裝置，它包括安裝在支架13上的 爐體3、置于所述的爐體3—側(cè)端面上的爐門2、由所述的爐體3和爐門2圍成的爐膛1， 一 個(gè)其上裝有出氣閥4的出氣管5和一個(gè)其上裝有進(jìn)氣閥11的進(jìn)氣管12分別穿過所述的爐體 3與所述的爐膛1相連通，在所述的爐膛1內(nèi)裝有電加熱元件6和其攪拌軸8與旋轉(zhuǎn)裝置相 連的攪拌器。所述的電加熱元件與溫控儀相連。所述的溫控儀用于控制加熱溫度和升溫速度。 所述的溫控儀可以在市場(chǎng)上購得，如國產(chǎn)的HK104型、XMTA-2001型、ITC型等，進(jìn)口的英 國歐陸2604/2704型、日產(chǎn)RS系列等已廣泛應(yīng)用于真空爐、鉬絲爐、軋鋼爐、鑄造爐等工 業(yè)爐的溫度控制中。電加熱元件可以在市場(chǎng)購得，可以為碳棒、電阻絲。所述的旋轉(zhuǎn)裝置可 以為電機(jī)10。在所述的攪拌軸8插入所述的爐體3的一端的軸體上優(yōu)選的套有軸封9。所述 的爐體3優(yōu)選的由內(nèi)層的耐熱鋼和外層的鋼板以及設(shè)置在所述的耐熱鋼和鋼板之間的保溫材 料層構(gòu)成。
在本裝置中爐門2的主要作用是裝卸物料和對(duì)爐膛進(jìn)行密封;爐膛1由爐體和爐門圍成， 用于盛裝被熱解的廢棄印刷線路板；爐體3由內(nèi)層的耐熱鋼和外層的保護(hù)鋼板圍成，內(nèi)外層 之間為保溫材料；出氣管5是熱解產(chǎn)物排出爐膛的通道，出氣閥4用于控制出氣量的大小和 爐膛內(nèi)的壓力；電加熱元件6的主要功能是對(duì)爐膛內(nèi)物料進(jìn)行加熱并使之熱分解，加熱功率
的大小可以通過溫控儀進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)熱解溫度和升溫速率的控制；攪拌輪7和攪拌軸8組 .成的攪拌器主要用來對(duì)爐膛內(nèi)的物料進(jìn)行攪拌，保證物料內(nèi)外溫度均勻，提高熱解速度；軸 封9可以防止軸和爐壁之間的間隙發(fā)生漏氣和進(jìn)風(fēng)；電機(jī)10帶動(dòng)攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)物料進(jìn)行攪 拌；進(jìn)氣閥ll可以控制進(jìn)入爐內(nèi)的氣體流量，并保證爐膛的密封；進(jìn)氣管12是保護(hù)性氣體 進(jìn)入爐內(nèi)的通道。
實(shí)施例1
將廢棄印刷線路板放入熱解裝置的爐膛內(nèi)，關(guān)嚴(yán)爐門后先通入氮?dú)?分鐘，氮?dú)饬髁?為40升/分，以將爐膛內(nèi)空氣完全排出形成絕氧環(huán)境；以2(TC/min的升溫速率對(duì)所述的爐 膛內(nèi)物料加熱，溫度升高到70(TC后保持該溫度25min并停爐，在對(duì)所述的物料加熱的過程 中關(guān)閉進(jìn)氣閾，通過調(diào)整出氣閥開度來保持爐膛內(nèi)有2 3mmH20的微正壓并對(duì)所述的物料不 定期攪拌；將熱解產(chǎn)物排出所述的熱解裝置，經(jīng)與冷卻介質(zhì)為15"C的自來水換熱后將液體和 氣體產(chǎn)物進(jìn)行分離并由容器分別加以收集。
經(jīng)測(cè)試金屬的回收率可以達(dá)到96%以上，可利用非金屬的回收率達(dá)到90%;熱解產(chǎn)物 的排放能夠達(dá)到國家規(guī)定的有關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例2
將廢棄印刷線路板放入熱解裝置的爐膛內(nèi)，關(guān)嚴(yán)爐門后先通入氮?dú)?分鐘，氮?dú)饬髁?為50升/分，以將爐膛內(nèi)空氣完全排出形成絕氧環(huán)境；以15TVmin的升溫速率對(duì)所述的爐 膛內(nèi)物料加熱，溫度升高到65(TC后保持該溫度20miri并停爐，在對(duì)所述的物料加熱的過程 中關(guān)閉進(jìn)氣閥，通過調(diào)整出氣閥開度來保持爐膛內(nèi)有1.8 2.8mmH20的微正壓并對(duì)所述的物 料不定期攪拌；將熱解產(chǎn)物排出所述的熱解裝置，經(jīng)與冷卻介質(zhì)為20。C的自來水換熱后將液 體和氣體產(chǎn)物進(jìn)行分離并由容器分別加以收集。
經(jīng)測(cè)試金屬的回收率可以達(dá)到96%以上，非金屬的回收率達(dá)到90%;熱解產(chǎn)物的排放
能夠達(dá)到國家規(guī)定的有關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。 實(shí)施例3
將廢棄印刷線路板放入熱解裝置的爐膛內(nèi)，關(guān)嚴(yán)爐門后先通入氮?dú)?分鐘，氮?dú)饬髁?為30升/分，以將爐膛內(nèi)空氣完全排出形成絕氧環(huán)境；以18"C/min的升溫速率對(duì)所述的爐 膛內(nèi)物料加熱，溫度升高到60(TC后保持該溫度30min并停爐，在對(duì)所述的物料加熱的過程 中關(guān)閉進(jìn)氣閥，通過調(diào)整出氣閥丌度來保持爐膛內(nèi)有2. 5-3. 8mmH20的微]f.壓并對(duì)所述的物料 不定期攪拌；將熱解產(chǎn)物排出所述的熱解裝置，經(jīng)與冷卻介質(zhì)為25"C的自來水換熱后將液體 和氣體產(chǎn)物進(jìn)行分離并由容器分別加以收集。
經(jīng)測(cè)試金屬的回收率可以達(dá)到96%以上，可利用非金屬的回收率達(dá)到90%;熱解產(chǎn)物 的排放能夠達(dá)到國家規(guī)定的有關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種廢棄印刷線路板中金屬和非金屬的熱解分離方法，其特征在于它包括以下步驟(1)將廢棄印刷線路板放入熱解裝置的爐膛內(nèi)，關(guān)嚴(yán)爐門后先通入氮?dú)?～5分鐘，氮?dú)饬髁繛?0—50升/分，以將爐膛內(nèi)空氣完全排出形成絕氧環(huán)境；(2)以15～20℃/min的升溫速率對(duì)所述的爐膛內(nèi)物料加熱，溫度升高到600～700℃后保持該溫度20～30min并停爐，在對(duì)所述的物料加熱的過程中保持爐膛內(nèi)有微正壓并對(duì)所述的物料不定期攪拌；(3)將熱解產(chǎn)物排出所述的熱解裝置，經(jīng)與冷卻介質(zhì)換熱后將液體和氣體產(chǎn)物進(jìn)行分離并由容器分別加以收集。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廢棄印刷線路板中金屬和非金屬的熱解分離方法，它包括以下步驟將廢棄印刷線路板放入熱解裝置的爐膛內(nèi)，關(guān)嚴(yán)爐門后先通入氮?dú)?；?5～20℃/min的升溫速率對(duì)所述的爐膛內(nèi)物料加熱，溫度升高到600～700℃后保持該溫度20～30min并停爐，在對(duì)所述的物料加熱的過程中保持爐膛內(nèi)有微正壓并對(duì)所述的物料不定期攪拌；(3)將熱解產(chǎn)物排出所述的熱解裝置，經(jīng)與冷卻介質(zhì)換熱后將液體和氣體產(chǎn)物進(jìn)行分離。采用本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄PCB中金屬和非金屬的有效分離，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的無害化熱態(tài)分離；避免了現(xiàn)有技術(shù)處理過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢液等對(duì)環(huán)境的污染；金屬的回收純度較高。
文檔編號(hào)B09B3/00GK101386015SQ20081015276
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者張于峰, 娜 鄧, 馬洪亭 申請(qǐng)人:天津大學(xué)