從廢棄電子線路板顆粒中分步回收有價金屬的裝置的制作方法

本實用新型屬于廢棄電子電器產品資源回收與再利用技術領域，具體地，本實用新型涉及一種從廢棄電子線路板顆粒中分步回收有價金屬的方法。

背景技術：

隨著電子工業和信息高科技產業的迅猛發展，電子產品的更新換代和使用周期越來越短，大量的電子產品遭到丟棄，形成了大量的電子廢棄物。電子廢棄物特別是線路板中含有大量的有毒有害物質如重金屬鉛、汞、鎘、鉻等元素，如果處理不當，將對生態環境和人類健康構成極大的威脅。因此，電子廢棄線路板中的金屬回收成為亟待解決的問題。

目前，廢舊線路板中金屬的回收方法主要有火法冶金、濕法冶金、物理方法。傳統的火法冶金和濕法冶金技術發展成熟、應用廣，但也存在諸多問題，如污染嚴重，流程長，成本高，廢酸廢液多，已難適應當今社會資源回收和環境保護的要求。物理方法是發展最早、應用最廣泛的電子廢棄物分離回收方法，它是根據線路板中各物質密度、粒度、導磁、導電特性等差異，采用包括重力場分離、磁力場分離、電力場分離、浮選分離等方法進行材料回收。超重力分離作為一種物理方法，是在重力場條件下，根據不同物質密度和熔點的差異，進行選擇性分離，從而快速實現回收的目的。超重力分離技術不僅能夠快速和高效地富集、分離金屬，而且該技術在實驗過程中具有勞動強度小，環境條件良好，設備小，能耗和成本低，容易規模化生產等優勢，是一種極具潛力的分離工藝。

技術實現要素：

廢舊電子線路板中含有多種金屬，且大部分金屬是以單質或合金狀態存在的。本實用新型利用電子線路板中各金屬熔點的不同，采用超重力分離技術能夠快速且高效地逐步分離出不同金屬含量的錫基合金、鉛基合金、鋅鋁合金、粗銅和貴金屬富集渣，從而實現廢棄資源的高效回收利用。本實用新型的目的在于提供上述工藝方法及關鍵裝置。

一種從廢棄電子線路板顆粒中分步回收有價金屬的裝置，其特征在于利用微波加熱的旋轉離心超重力裝置實現分布回收，裝置由給料系統、移動式微波加熱系統、煙氣處理系統、旋轉離心超重力分離反應器、移動式金屬液接收器、旋轉離心超重力分離反應器驅動平臺組成，其中旋轉離心超重力分離反應器裝有過濾板，過濾板安裝在旋轉離心超重力分離反應器的直徑最大位置上，采用移動式微波發生器給旋轉離心超重力分離反應器內物料加熱，采用移動組合式筒形金屬液接收器收集金屬液。

采用微波加熱物料的旋轉離心超重力分離裝置(附圖2)回收電子廢棄物顆粒中的多種金屬，其裝置設備特點為：

1.給料系統：布置在高位平臺的給料系統，主要由加料斗、螺旋給料桿、變頻電機組成。儲存在加料斗中的顆粒狀電子廢棄物原料，在旋轉的螺旋給料桿的作用下，進入煙道管，在重力作用下落入旋轉離心超重力分離反應器。

2.移動式微波加熱系統：為了給旋轉離心超重力分離反應器內電子廢棄物原料加熱，配置了可升降移動的微波發生器，微波發生器的環形導波管與旋轉離心超重力分離反應器用滑動導電密封環連接，不僅可以防止微波泄漏，而且在旋轉離心超重力分離反應器旋轉條件下仍可連續進行微波加熱。微波發生器與安裝在旋轉離心超重力分離反應器上的熱電偶或紅外測溫傳感器通過安裝在滑動密封環上導電環相連，實現對旋轉離心超重力分離反應器內溫度控制的信息傳遞。微波發生器是一個中空環形布置微波發生頭的裝置，微波通過環形導波管輸出，煙道管穿過微波發生器與旋轉離心超重力分離反應器相連。

3.煙氣處理系統：電子廢棄物含有部分有機材料，在加熱時熱分解產生有毒氣體，需要經過凈化處理才能排放。廢氣導出管穿過微波發生器，并與環形微波導出管滑動連接，將旋轉離心超重力分離反應器產生的尾氣導入尾氣處理塔進行凈化處理。廢氣導氣管與螺旋給料桿相連，電子廢棄物原料通過廢氣導氣管進入旋轉離心超重力分離反應器。

4.旋轉離心超重力分離反應器：外殼材質為不銹鋼或普通鋼材質，內殼為耐熱鋼材質，內殼內側為耐火材料層。在旋轉離心超重力分離反應器腔體內徑最大圓周上對稱安裝若干多孔過濾板，高溫下熔化的金屬液在離心超重力作用下，通過過濾板流出旋轉離心超重力分離反應器，而未熔化的顆粒料不能通過過濾板，過濾板可更換，其材質為耐高溫金屬網或多孔碳纖維氈或多孔陶瓷板。電子廢棄物顆粒料從旋轉離心超重力分離反應器頂部的加料斗加入。旋轉離心超重力分離反應器上裝有熱電偶或紅外測溫傳感器，并與微波發生器相連，測定和控制旋轉離心超重力分離反應器內的溫度。旋轉離心超重力分離反應器底側對稱安裝兩個殘渣卸料口，用于排泄旋轉離心超重力分離反應器內的殘渣。旋轉離心超重力分離反應器座落在底層支撐平臺的環形軸承上，通過旋轉離心超重力分離反應器變頻電機驅動轉軸實現旋轉離心超重力分離反應器的旋轉。

5.移動式金屬液接收器：移動式金屬液接收器由兩個半圓筒對接組成，用于收集從旋轉離心超重力分離反應器內分離出的金屬液。收集金屬液時，通過導軌將兩個半圓筒對接，在旋轉離心超重力分離反應器卸料或維修時，將兩個半圓筒分開。半圓筒的底端為金屬液接收槽，由旋轉離心超重力分離反應器分離出的金屬液經筒壁富集到接收槽內，每個半圓筒的金屬液接收槽底端開有一個排料口，金屬液或凝固的金屬顆粒經由排料口流入金屬液儲罐。移動式金屬液接收器采用夾層保溫結構，夾層為耐火保溫材料，外殼材質為不銹鋼或普通鋼材質，內殼為耐熱鋼材質，內殼內側為耐火材料層。

6.旋轉離心超重力分離反應器驅動平臺：主要由固定在低位地基平臺上的鋼結構的旋轉離心超重力分離反應器支撐平臺、旋轉離心超重力分離反應器變頻電機組成，在支撐平臺上安裝了環形軸承，旋轉離心超重力分離反應器座落在支撐平臺的環形軸承上，旋轉離心超重力分離反應器變頻電機與旋轉離心超重力分離反應器底端轉軸通過皮帶或齒輪相連，改變旋轉離心超重力分離反應器變頻電機轉速可控制旋轉離心超重力分離反應器內物料的超重力系數。在支撐平臺上設有兩個對稱的尾渣接收器，旋轉離心超重力分離反應器內的殘渣或原料通過殘渣卸料口流入尾渣接收器，然后通過尾渣接收器的底孔和支撐平臺的孔流入尾渣儲灌中。

工藝方法實施步驟包括：

1)將廢棄電子線路板顆粒料由加料斗裝入旋轉離心超重力分離反應器，開啟微波發生器加熱旋轉離心超重力分離反應器內原料，使溫度保持在200～ 300℃，啟動旋轉離心超重力分離反應器變頻電機，使旋轉離心超重力分離反應器內顆粒料的離心超重力系數控制在50～1000，熔融的錫基合金液經過濾網從旋轉離心超重力分離反應器中流出，并被旋轉離心超重力分離反應器中外部的金屬液接收器收集，得到錫基合金液，離心旋轉時間一般控制在2～20min,重力系數越大、溫度越高，所需離心旋轉時間越少。錫基合金液從金屬液接收器的底端流入金屬液儲罐，然后可鑄錠，用作其他金屬加工原料。

2)將步驟1)離心分離后旋轉離心超重力分離反應器中的1#電子線路板顆粒余料繼續加熱至330～430℃，進一步進行離心分離，可得到鉛基合金液。超重力系數和離心旋轉時間控制與步驟1)類似。

3)將步驟2)離心分離后旋轉離心超重力分離反應器中的2#電子線路板顆粒余料繼續加熱至700～900℃，繼續進行離心分離，可得到鋅鋁銅合金液。超重力系數和離心旋轉時間控制與步驟1)類似。

4)將步驟3)中離心分離后旋轉離心超重力分離反應器中的3#電子線路板顆粒余料繼續加熱至1100～1300℃，繼續進行離心分離，可得到粗銅液。重力系數和離心旋轉時間控制與步驟1)類似。

5)停止離心分離操作，將由兩個半圓筒形組成的移動式金屬液接收器移開，打開旋轉離心超重力分離反應器的殘渣卸料口，將步驟4)離心分離后的4#電子線路板顆粒殘渣排出，然后關閉殘渣卸料口，即可進行下一批次的廢棄電子線路板顆粒料處理。廢棄電子線路板中的鉑、鈀、金、銀等貴金屬主要富集于 4#電子線路板殘渣中，4#電子線路板殘渣可作為原料用于回收其中貴重金屬。

附圖說明

圖1為旋轉離心超重力分步回收電子線路板顆粒中有價金屬原則流程圖

圖2為旋轉離心超重力分離裝置示意圖。

圖標號：1.加料斗，2.螺旋給料桿，3.變頻電機，4.高位平臺，5.微波發生器，6.滑動導電密封環，7.煙道管，8.尾氣處理塔，9.熱電偶，10.旋轉離心超重力分離反應器，11.多孔濾板，12.殘渣卸料口，13.轉軸，14.金屬液接收器，15.金屬液儲罐，16.低位地基平臺，17.旋轉離心超重力分離反應器支撐平臺，18.旋轉離心超重力分離反應器變頻電機，19.環形軸承，20. 齒輪，21.尾渣接收器，22.尾渣儲罐

具體實施方式

實施例1

將重量為3.0kg的廢棄電腦線路板顆粒料裝入到外徑為250mm內襯陶瓷的耐高溫合金外殼筒形旋轉離心超重力分離反應器中，用內置電加熱棒加熱到 280℃，并保溫10min，調節電動機轉速，使旋轉離心超重力分離反應器半徑最大處的重力系數達到500，旋轉分離10min，分離出的金屬是以錫為主的錫鉛合金，總重量122.5g。試驗后取樣分析，合金中錫鉛的含量達到98.8％，錫鉛質量比為2.49。

繼續將分離后的1#線路板余料升溫到400℃，保溫10min，調節電動機轉速，使旋轉離心超重力分離反應器半徑最大處的重力系數達到600，旋轉分離5min，分離出的金屬是以鉛為主的鉛錫合金,總重量44.6g。試驗后取樣分析，合金中鉛錫的含量達到95.7％，鉛錫質量比為0.55。

繼續將分離后的2#線路板余料升溫到800℃，保溫15min，調節電動機轉速，使旋轉離心超重力分離反應器半徑最大處的重力系數達到700，旋轉分離5min，分離出的金屬為鋅鋁銅合金,總重量317.6g。試驗后取樣分析，合金中鋅鋁銅的含量達到93.2％,化學分析后計算得到鋅、鋁、銅重量分別為101g、16.9g和 178g。

繼續將分離后的3#線路板余料升溫到1200℃，保溫20min，調節電動機轉速，使旋轉離心超重力分離反應器半徑最大處的重力系數達到800，旋轉分離10 min，分離出的金屬為粗銅,總重量1401.2g。試驗后取樣分析，銅的純度達到 87.8％，可用作精煉銅的原料。該步驟金屬銅的回收率為77.8％。

經過上述四步的分離回收，原料中的錫、鉛、鋁、鋅、銅金屬總回收率分別達到了85.3％、86.5％、86.2％、86.3％、89％。最后將分離后的4#線路板余料(即殘渣)稱重，重量為695.1g，殘渣主要由金屬鐵、線路板制作的氧化物填料、有機物熱解殘碳組成，并富集了金、銀、鉑、鈀、等貴金屬，金、銀、鉑、鈀的含量分別為0.0049％，0.004％，0.0008％，0.0035％。

實施例2

將重量為3.0kg的廢棄電腦線路板顆粒料裝入到外徑為250mm內襯陶瓷的耐高溫合金外殼筒形旋轉離心超重力分離反應器中，用移動式微波發生器給反應器內原料加熱，加熱到250℃并保溫10min，調節電動機轉速，使旋轉離心超重力分離反應器半徑最大處的重力系數達到700，旋轉分離8min，分離出的金屬是以錫為主的錫鉛合金，總重量125.5g。試驗后取樣分析，合金中錫鉛的含量達到97.8％，錫鉛質量比為2.49。

繼續將分離后的1#線路板余料升溫到410℃，保溫10min，調節電動機轉速，使旋轉離心超重力分離反應器半徑最大處的重力系數達到700，旋轉分離5min，分離出的金屬是以鉛為主的鉛錫合金,總重量46.6g。試驗后取樣分析，合金中鉛錫的含量達到95.9％，鉛錫質量比為0.56。

繼續將分離后的2#線路板余料升溫到850℃，保溫10min，調節電動機轉速，使旋轉離心超重力分離反應器半徑最大處的重力系數達到900，旋轉分離5min，分離出的金屬為鋅鋁銅合金,總重量327.4g。試驗后取樣分析，合金中鋅鋁銅的含量達到93.8％,其中鋅、鋁、銅金屬元素重量分別為102.4g、17.3g和171.1g。

繼續將分離后的3#線路板余料升溫到1200℃，保溫20min，調節電動機轉速，使旋轉離心超重力分離反應器半徑最大處的重力系數達到1000，旋轉分離7 min，分離出的金屬為粗銅,總重量1451.6g。試驗后取樣分析，銅的純度達到 86.6％，可用作精煉銅的原料，該步驟金屬銅的回收率為79.4％。

經過上述四步的分離回收，原料中的錫、鉛、鋁、鋅、銅金屬總回收率分別達到了87.5％、87.6％、87.8％、87.4％、90.2％。最后將分離后的4#線路板余料(即殘渣)稱重，重量為681.3g，殘渣主要由金屬鐵、線路板制作的氧化物填料、有機物熱解殘碳組成，并富集了金、銀、鉑、鈀、等貴金屬，金、銀、鉑、鈀的含量分別為0.0055％，0.0043％，0.0009％，0.0038％。

當然，本實用新型還可以有多種實施例，在不背離本實用新型技術實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本實用新型的公開做出各種相應的改變和變型，但這些相應的改變和變形都應屬于本實用新型所附的權利要求的保護范圍。