用于廢物處理的干餾設備的制作方法

專利名稱：用于廢物處理的干餾設備的制作方法
本申請是申請號為99126403.7，申請日為1999年12月13日，發明名稱為“從廢印刷線路板分離金屬處理方法，和用于廢物處理干餾設備”的發明專利申請的分案申請。
本發明涉及從廢印刷線路板分離金屬材料，如銅箔、焊劑和電子元件的方法，廢印刷線路板可從使用過的電器產品，或在制造過程中產生的如劣質產品或廢品中回收。
本發明還涉及用于加熱和干餾含金屬的樹脂復合物，并分離金屬和樹脂組分的干餾設備。
而且，本發明涉及來自將含可燃性有機物質的廢物加熱和干餾為碳酸鹽以降低其重量的設備的干餾氣體的凈化技術。
在控制的土地填埋點埋入地下目前是普遍采用的處理廢印刷線路板，如使用過的電器產品中的印刷線路板的方法。由于控制土地填埋點需要在填埋點周圍配備隔離片，以避免有害物質，如廢印刷線路板上保留的焊劑產生的鉛組分，甚至當這類有害組分溶解于雨水中時，擴散到周圍環境。
盡管如此，隔離片可能發生損傷，有害物質會擴散到環境。因此，仍要求在丟棄前從廢印刷線路板除去有害組分，如焊劑，使它們無害。而且，因為印刷線路板和其上的電子元件含有貴重金屬如銅，希望能有效地回收和再生使用這些金屬。
另外，在生產廠還會產生廢的印刷線路板，如劣質產品和廢品，目前廢印刷線路板作為工業廢物按上面所述的埋入地下。也要求有效地回收和再生這類廢印刷線路板所具有的貴重金屬，如銅。
考慮到這樣的情況，已提出一些處理廢印刷線路板的方法。例如，日本公開專利申請平6-228667揭示的一種方法，留有電子元件的印刷線路板經粗粉碎和細粉碎法粉碎。然后采用比重分離法將粉碎的材料分離和回收為兩類組分一部分主要含金屬材料，如銅，另一部分主要由樹脂和填料組成。
要按此專利所述粉碎廢印刷線路板，需要強的粉碎力，因為廢印刷線路板的板具有一定的韌性。然而，在粉碎板樹脂組分時，足以粉碎非印刷線路板的粉碎力會過度粉碎焊劑部分。過度粉碎會使分離焊劑組分和板樹脂組分的比重分離過程發生困難。
同樣，電子元件也被過度粉碎，而難以與板樹脂組分分離。因此，一直存在著金屬組分，如焊劑和電子元件回收效率低的問題。
日本公開專利申請平8-139446中披露了處理廢印刷線路板的現有技術領域中的另一種方法。如此專利所述，在加熱和再熔化焊劑的同時可以通過在板上施加外力取下焊接在印刷線路板上的電子元件。
然而，這種方法中，外力也作用在加熱和再熔化的焊劑上，使焊劑噴濺出小液滴。這引起了回收焊劑的另一個困難。另外，考慮到電子元件是用彎的引線端組裝在線路板上的，僅用這一種方法難以從線路板取下這些電子元件。
另一方面，已經提出許多熱處理方法用于再生用過的產品或生產的廢品中所含的樹脂材料。其中一個方法，樹脂材料直接用作燃燒爐中的燃料，樹脂燃燒的熱量用作能源。還有一種方法，樹脂材料在高溫低氧濃度，如氮氣氛中加熱，產生的可燃氣體用作燃料。這些方法稱作熱循環法。
另一種方法，將含金屬的樹脂材料，包含印刷線路板和諸如接線部件的金屬材料，供給金屬熔化爐。回收所含的貴重金屬，如金，而樹脂材料用作還原劑的替代物。
在那些使用樹脂材料作為直接燃料的熱處理方法中，只有當處理的樹脂材料的組成是純的，燃燒才能完全，因此，樹脂材料才能有效利用。而且，當該材料含有金屬時，金屬留在灰中，需要另一種合適的處理。
對留有大量焊劑的印刷線路板，由于燃燒處理的高溫，留在線路板上的焊劑會大量蒸發。因此，必須考慮排放氣體的處理。
而且，使用金屬熔化爐分離金屬和非金屬組分的方法只有在廢物中含有大量諸如金的貴重金屬時才是經濟有效的。例如，家用設備中幾乎不含除銅外的貴重金屬，這樣的方法技術上仍可行，但是沒有經濟效益。因此，一直避免普遍采用這種方法。
而且，已經提出許多用于含可燃性有機材料的廢物的還原處理的方法，如家庭和飼養場廢棄的垃圾、食品加工廠的下腳料。除焚燒處理和生物發酵處理外，有通過加熱和干餾廢物至碳化，以減少其質量的方法。產生的碳化物可用作改善土地的材料。
加熱和干餾法中，必需凈化處理干餾氣體。有關這種方法的現有技術包括將該氣體通入火焰燃燒爐中的高溫焚燒方法，和通過使用氧化催化劑氧化凈化該氣體的方法。
采用在火焰燃燒爐中焚燒氣體的現有技術中，可以使用比較簡單而緊湊的設備。然而，燃燒所產生的干餾氣體的組分和數量不恒定，該方法的問題是難以保持完全燃燒，因此未燃燒的組分易于逃逸。
反之，如圖19所示的使用氧化催化劑的方法中，通過排氣扇22B從干餾爐21A排出的干餾氣體經排氣管23B通到氧化催化劑26B。由裝配在氣體處理室24B內的火焰燃燒器25B保持氧化催化劑26B的溫度。部分可燃性組分在火焰燃燒器25B附近被火焰氧化，其余部分被氧化催化劑26B完全凈化。因此，完全地處理后排放的清潔氣體從廢氣排放口27B排放。
然而，在這一構造中，從干餾爐21B排出的干餾氣體中可燃物的濃度發生較大變化的情況下，火焰燃燒器25B中的穩定燃燒會劣化。而且，當氣體含有大量可燃性物質時，在火焰燃燒器附近產生的熱量會過量。它會引起諸如氧化催化劑26B過熱的問題。
為使火焰燃燒器25B中的燃燒穩定，必須避免空氣混合過量。然而，可燃性物質明顯過量會引起空氣混合物不足，它又會抑制氧化催化劑26B上的氧化反應。因此，未反應的物質，如氣味和二氧化碳會逃逸。
而且，火焰燃燒器25B中的燃燒是固定的。因此，只有對正常量的可燃性氣體，氧化催化劑26B的溫度才可保持在200-500℃左右。當廢物中含有鹽和鹵化物時，由于800℃或更高的溫度，在燃燒爐25B附近可抑制有害物質，如二惡英(dioxins)的產生。然而，氧化催化劑26B下游溫度為200-500℃，而二惡英是在300-700℃生成的，所以會再次產生二惡英。
(1)考慮處理廢印刷線路板的現有技術方法中存在的上述問題，設計了本發明，本發明的目的是提供處理廢印刷線路板的方法，該方法可以抑制焊劑對回收的板樹脂組分的污染，從而有效分離金屬組分和板樹脂組分。
這種處理廢印刷線路板的方法包括下列步驟在250℃或更高溫度下加熱以干餾在其至少部分表面留有焊劑的帶銅箔的廢印刷線路板；粉碎在所述加熱步驟獲得的上述廢印刷線路板干餾后的物質；和將在所述粉碎步驟獲得的所述廢印刷線路板的粉碎后物質分離為板的樹脂組分和金屬組分。
(2)本發明的目的是提供從廢印刷線路板分離金屬組分的方法，該方法中金屬組分與廢印刷線路板可有效分離。
從廢印刷線路板分離金屬材料的方法包括下列步驟在避免所述廢印刷線路板的印刷線路板部分燃燒的氣氛下，或在避免所述金屬材料氧化的氣氛下加熱至少有金屬材料的廢印刷線路板，使至少所述印刷線路板部分的溫度達到250℃或更高，但低于500℃；只將經所述加熱步驟加熱的所述廢印刷線路板的基本印刷線路板部分粉碎成不超過預定大小的片；和根據所述粉碎片和所述金屬材料的大小差異，分離在所述粉碎步驟中粉碎的所述基本印刷線路板部分的粉碎片和留在所述廢印刷線路板上的金屬材料。
(3)本發明的一個目的是提供從廢印刷線路板分離電子元件的方法，該方法中，不需在加熱和再熔化的焊劑上施加外力，能有效分離電子元件和廢印刷線路板。
從廢印刷線路板分離電子元件的方法包括下列步驟通過顆粒碰撞操作，使預定的顆粒碰撞在有電子元件的廢印刷線路板上；在所述的碰撞操作中，使所述廢印刷線路板的線路板部分與所述電子元件間的連接斷裂，而基本上不使所述線路板部分破碎；和在所述的碰撞操作中，從所述廢印刷線路板分離所述電子元件。
(4)本發明是為了解決現有技術的問題，目的是提供用于處理含金屬的樹脂的干餾設備，該設備容易地能分離含價廉金屬組分的樹脂復合物。
用于處理含金屬樹脂的干餾設備包括容納含金屬樹脂的加熱爐，用于加熱所述加熱爐的加熱裝置，和用于抽吸和除去所述加熱爐內的氣體的消除裝置；其中，所述加熱裝置加熱所述的加熱爐，使所容納的所述含金屬樹脂失去其硬度；和所述的含金屬樹脂被加熱而不發生燃燒，因為至少在所述含金屬樹脂的周圍是缺氧的。
(5)本發明是為了解決現有技術的問題，目的是提供用于處理廢物的干餾設備，即使在干餾爐產生的干餾氣體中的可燃性物質的量變化的情況下，仍能保持穩定和良好的燃燒，從而可保持清潔的排放氣體的特點，沒有有害物質。
用于處理廢物的干餾設備包括用于加熱投入其中的可燃性有機廢物的加熱爐；用于在預定溫度加熱所述的加熱爐的加熱裝置；用于抽吸和除去在所述加熱爐內產生的干餾氣體的消除裝置；連接在所述排放裝置上游或下游的氣體處理裝置，該裝置含有氧化催化劑；連接在所述氣體處理裝置上游或下游的燃料和/或空氣供給裝置；
用于所述氧化催化劑的溫度測量裝置；和根據所述溫度測量裝置的測量信號，控制至少所述燃料供給裝置的供料速率的速率控制裝置。
本說明書中碳化物主要指板樹脂部分或印刷線路板部分產生的碳化物，但不限于這些。
圖1是用于實施本發明第一方面，處理廢印刷線路板的設備的示意圖。
圖2是根據本發明第二方面的實施方案，從廢印刷線路板分離金屬材料的方法的流程圖。
圖3是本發明第二方面的實施方案中從廢印刷線路板分離金屬的方法的粉碎過程中，顆粒碰撞操作的說明圖。
圖4是根據本發明第二方面的實施方案從廢印刷線路板分離金屬的方法的粉碎過程中，不同于圖3的顆粒碰撞操作的說明圖。
圖5是根據本發明第二方面的實施方案從廢印刷線路板分離金屬的方法的粉碎過程中，不同于圖3和圖4的顆粒碰撞操作的說明圖。
圖6是根據本發明第二方面的實施方案從廢印刷線路板分離金屬的方法的粉碎過程中，壁碰撞操作的說明圖。
圖7是根據本發明第二方面的實施方案從廢印刷線路板分離金屬的方法的粉碎過程中，不同于圖6的壁碰撞操作的說明圖。
圖8是根據本發明第二方面的實施方案，從廢印刷線路板分離金屬的方法的粉碎過程中，金屬材料回收過程的說明圖。
圖9是根據本發明第三方面，從廢印刷線路板分離電子元件的方法的實施方案的說明圖。
圖10是根據本發明第三方面，從廢印刷線路板分離電子元件的方法的不同于圖9的實施方案的說明圖。
圖11是根據本發明第三方面，從廢印刷線路板分離電子元件的方法的不同于圖9和圖10的實施方案的說明圖。
圖12是根據本發明第三方面的實施方案，從顆粒分離和收集至少部分電子元件和廢印刷線路板的板部分的方法的說明圖。
圖13是根據本發明的第四方面的第一實施方案，用于處理含金屬的樹脂的干餾設備的結構示意圖。
圖14是根據本發明的第四方面的第二實施方案，用于處理含金屬的樹脂的干餾設備的結構示意圖。
圖15是根據本發明的第四方面的第三實施方案，用于處理含金屬的樹脂的干餾設備的結構示意圖。
圖16是根據本發明的第五方面的第一實施方案，用于處理含金屬的樹脂的干餾設備的結構示意圖。
圖17是上述設備的工作特性的說明圖。
圖18是根據本發明的第五方面的第二實施方案，用于處理廢物的干餾設備的結構示意圖。
圖19是用于廢物干餾處理的設備的特性的示意圖。1C加熱步驟2C粉碎步驟3C分離步驟1容器2顆粒3廢印刷線路板4指示運動方向的箭頭5噴射裝置6鏟板7旋轉盤8壁表面9傳送帶10易下降的金屬材料的收集部件11難下降的金屬材料的收集部件60電子元件70傳送帶式80顆粒收集部件90線路板和電子元件混合物的收集部件100板部分1A加熱爐2A電加熱器3A熱電偶
4A溫度控制器5A支架6A處理材料7A門8A氮氣管9A注射孔10A控制閥11A壓力表12A排風管13A排風扇14A排放管15A氣體處理罐16A傳送裝置17Aa進口17Ab出口18A抑制氣體擴散壁19Aa、19Ab柔性片20A軋碎輥(shredding roll)21A冷卻水管22A收集籃1B加熱爐2B電加熱器3B爐溫傳感器4B爐溫控制器5B傳送帶6B輥部件7B排放管8B進氣管9B氣體凈化部件10B排氣管11B排氣扇12B排風端
13B氧化催化劑14B熱交換部件15B燃料管16B燃料控制閥17B催化劑溫度傳感器18B燃燒控制器19B空氣供應管本發明的較佳實施方案(1)下面描述本發明第一方面的實施方案本發明第一方面包括印刷線路板在250℃或更高溫度下干餾的加熱步驟；印刷線路板在加熱步驟干餾后的材料的粉碎步驟但并不將焊劑切成細粒；在粉碎步驟獲得的廢印刷線路板的粉碎材料分離為板樹脂和金屬組分的分離步驟。
圖1是進行從加熱到分離步驟的設備的示意圖。其中，1C是在加熱表面上進行的加熱步驟，2C是用粉碎機進行的粉碎步驟，3C是用篩進行的分離步驟。通過步驟1C、2C和3C，廢印刷線路板被分離為板樹脂和金屬組分。
電子元件一般是通過焊接在印刷線路板的銅箔上而裝配的。本發明特別注意銅接觸焊劑的性能。因為銅在高溫下能很快溶解在焊劑中，干餾留有焊劑的印刷線路板會使焊劑和銅箔之間粘合得更牢，從而降低焊劑的震出(bump)。因此，焊劑變得難以在粉碎步驟粉碎，并且在粉碎步驟后，仍留在有銅箔的片上，并且是較大顆粒的粉碎材料。
本實施方案中，需要250℃或更高的溫度來在數小時或更短時間內改善焊劑對銅箔的粘合力。同時，板樹脂組分經250℃或更高溫度的干餾成為脆性，在粉碎步驟易于粉碎得很細。這樣，金屬組分，如電子元件、銅箔和焊劑就成為較大的顆粒，這樣的金屬組分通過分離步驟中的分離操作，可方便地與粉碎得很細的板樹脂組分分離。焊劑粘在銅片上作為金屬組分回收，因此可抑制焊劑污染到板樹脂組分。
一般，脆性樹脂材料易于粉碎至約小于100微米。因此，粉碎步驟中避免了焊劑被粉碎至小于約100微米時，分離步驟中的分離操作變得更加容易。
預期本發明的實施方案可用于印刷線路板，其中，板樹脂組分是環氧樹脂、酚樹脂、聚酯或聚酰亞胺；印刷線路板的基材是紙、玻璃布、無紡玻璃織物或無紡芳族聚酰胺(aramid)織物；電子元件是通過焊接組裝在印刷線路板上。具體而言，對使用紙或芳族聚酰胺樹脂織物作為基材的印刷線路板，基材在加熱步驟的干餾操作中也經受了熱分解而成為脆性，因此，粉碎步驟中的粉碎操作變得更容易。該方法還可應用于所謂無鉛焊劑以及普通的錫/鉛合金焊劑。
本發明的加熱步驟中，干餾溫度越高，加熱步驟所需的處理時間越短，因為銅在較高溫度下更易于溶解在焊劑中，而且更短的時間也使焊劑和銅之間的粘合力提高。
加熱的方法包括通常的加熱手段，如電爐、紅外加熱器、遠紅外加熱器、感應加熱器和熱空氣槍。干餾宜在真空和貧氧氣氛中進行，以避免板樹脂組分的燃燒，抑制金屬組分的氧化。貧氧氣氛指氧濃度為10％或更低的氣氛，包括惰性氣體。惰性氣體包括稀有氣體(如氦和氬)、氮氣、二氧化碳。氮氣由于其處理方便而被優選作為惰性氣體。
在這樣的氣氛下一般可抑制金屬組分的氧化。然而，當金屬組分仍被板樹脂組分產生的熱分解物質氧化時，可通過在氣氛中加入還原性氣體，如氫來抑制這類氧化。
當廢印刷線路板含有阻燃劑時，由于印刷線路板組分即使在空氣中加熱也不會燃燒，所以加熱步驟可以在空氣中進行。
本發明的粉碎步驟中，因為板樹脂組分在加熱步驟的干餾操作中成為脆性，甚至中等程度的粉碎操作就可以粉碎板樹脂組分，樹脂組分還會更多地與金屬組分聚集。對粉碎操作，采取的操作條件應使焊劑表面在粉碎期間不被磨損。較粗的粉碎機包括頜式破碎機、回轉粉碎機(gyrate crusher)、錐形壓碎機、輥(壓)碎機、沖擊粉碎機和錘式壓碎機。細的粉碎機包括自粉碎磨(self-pulverizingmill)、球磨機、振動磨(vibration mill)和軋制機。其它較好的方法包括將高壓氣體，如空氣噴向線路板的方法；對線路板施加振動而粉碎線路板的方法。這些方法可較好地用于實施此實施方案的原因是焊劑表面不會磨損。特別是球磨為較好，因為其構造簡單和粉碎板樹脂組分的處理時間較短。而且，表面硬度小于焊劑的顆粒非常適合用作磨球或粉碎介質，以抑制焊劑表面的磨損。這種情況下，維克斯硬度可作為粉碎介質的硬度的度量。硬度小于焊劑的樹脂或橡膠可涂布在表面。為使粉碎步驟中加工方便，干餾后的印刷線路板可用粗的粉碎機以較短的粉碎時間預先粉碎到幾厘米大小，然后進一步粉碎樹脂板部分。
本發明的分離步驟中，板樹脂組分粉碎成細的粉末，而含焊劑的金屬組分未如此細地粉碎，而是粉碎成較大的顆粒。因此，通過常規的篩選操作就可以進行有效分離。通過比重分離，如離心、慣性和重力分類，它們也可以有效地分離成金屬組分和板樹脂組分。
本發明除包括上述加熱、粉碎和分離步驟外還包括必需的額外步驟。在一個示例的方法中，可以讓切割刀刃從板和電子元件之間通過，切斷電子元件的引線，在加熱步驟之前取下電子元件。另一個示例的方法中，用刷子除去加熱和再熔化的焊劑，然后在印刷線路板上施加振動，以除去電子元件。
實施例對印刷線路板進行評價，其中的電子元件是通過焊接裝在有印刷的銅箔線路圖形的紙酚板上的。預先測定了用于焊接的焊劑重量。加熱步驟中，組裝了電子元件的印刷線路板放入陶瓷爐管，管直徑為90毫米，長1000毫米。通過外部加熱來加熱樣品，并在預定的干餾溫度保持120分鐘。自然冷卻至40℃后，從管內取出印刷線路板，此時完成了加熱步驟。加熱步驟期間，以3升/分鐘的流量在管內通入氮氣。
粉碎步驟中，通過自由落下預粉碎線路板。然后，用直徑各為10毫米的球進行30分鐘的球磨。
分離步驟中，粉碎步驟所獲的粉碎材料用500微米2開孔的篩進行篩分，分離成篩選下來的板樹脂組分，和留在篩上的電子元件和金屬組分。為了定量確定污染所獲的板樹脂組分的焊劑數量，將焊劑溶于酸中并用ICP發射光譜進行分析。焊劑污染率定義為焊劑污染量與之前留在線路板上的焊劑總量之比值。
按表1所示的不同干餾溫度進行實施例1-3和比較例1。實施例1和2的粉碎步驟使用涂覆有尼龍樹脂的鋼球。另一方面，在實施例3的粉碎步驟使用的是氧化鋁球。
表1
實施例1、2和3中，干餾溫度較高，由于通過加熱步驟銅和焊劑之間的足夠粘合力降低了焊劑的震出。這種情況的結果是在隨后的分離步驟獲得的板樹脂組分上的焊劑污染率較低。與之相反，比較例1中，，加熱步驟中干餾溫度不夠高，導致板樹脂組分沒有足夠的脆性，線路板就不能在粉碎步驟充分粉碎。因此，板樹脂組分不能與電子元件和金屬材料分離。
實施例3中，使用表面硬度大于焊劑的粉碎介質。這樣的硬度使焊劑表面磨損，與實施例1相比，污染率提高。
根據上述本發明第一方面的處理廢印刷線路板的方法，可以抑制焊劑的污染率，有效分離金屬和板樹脂組分。
(2)下面參考附圖描述本發明第二方面的實施方案，從廢印刷線路板分離金屬材料的方法。
下述的實施方案中，廢印刷線路板指有層疊在基材上的銅箔的銅箔層疊板、板上有線路的印刷線路板、有組裝的電子元件和組成的線路的印刷線路板、或者所有的或部分的電子元件已除去的印刷線路板。這樣的印刷線路板是從使用過的產品、或生產過程中產生的次品和廢品收集的廢印刷線路板。印刷線路板的板部分含有板樹脂組分，如環氧樹脂、酚樹脂、聚酯或聚酰亞胺，板的基材是紙、玻璃布、無紡玻璃織物或無紡芳基聚酰胺織物。
圖2所示是本發明從廢印刷線路板分離金屬材料的方法的流程圖。
圖2所示的本發明從廢印刷線路板分離金屬材料的方法以加熱步驟開始，隨后是冷卻和粉碎步驟，最后是分離步驟。最后步驟中，板樹脂組分與金屬材料，如銅箔、焊劑和電子元件分離。嚴格地說，電子元件經常含有樹脂組分。然而，此實施方案中，這類含樹脂組分的電子元件定義為金屬材料的一部分。
下面描述加熱、冷卻、粉碎和分離步驟。
首先描述加熱步驟。加熱步驟使用電爐、紅外加熱器、遠紅外加熱器、感應加熱器或熱空氣槍。帶金屬材料，如焊劑和電子元件的廢印刷線路板加熱至250℃或更高溫度，但低于500℃(測量印刷線路板的板部分的溫度)。在加熱步驟中，板樹脂組分成為脆性。
加熱步驟宜在貧氧氣氛中進行，以避免板樹脂組分的燃燒，并抑制金屬組分的氧化。貧氧氣氛指氧濃度例如為10％或更低的氣氛，包括惰性氣氛。確切地說在貧氧氣氛中板樹脂組分不燃燒，或抑制金屬組分的氧化。惰性氣體包括稀有氣體(如氦和氬)、氮氣、二氧化碳。氮氣由于其處理方便而被優選作為惰性氣體。貧氧氣氛還包括低壓和真空下的氣氛。金屬組分被板樹脂組分的熱分解產物氧化情況下，可在氣氛中加入還原性氣體，如氫來抑制這類氧化。
當廢印刷線路板含有阻燃劑時，由于印刷線路板組分即使在空氣中加熱也不會燃燒，所以加熱步驟可以在空氣中進行。
在上述加熱步驟中，印刷線路板加熱至250℃或更高溫度。這是因為板樹脂組分在250℃或更高溫度開始發生分解，線路板開始成為脆性。當脆性隨溫度上升而提高時，廢印刷線路板上的板樹脂組分或添加劑，如阻燃劑產生的熱分解物質逐漸增加。這類廢氣對環境的負擔開始被人們關注。因此，針對加熱步驟的分解物質，詳細分析其對環境負擔的作用與加熱溫度的關系。因此，當廢印刷線路板含有鹵化物，如有機溴化物的添加劑時，鹵化氫的分解物質在不低于500℃的加熱溫度下明顯增加。鹵化氫與焊劑中的鉛反應產生鹵化鉛。這類物質散布在廢氣中。因此，加熱溫度必須低于500℃。另外，在不低于500℃的溫度，開始發生鹵化氫與金屬組分，如銅箔的副反應。所以，加熱溫度必須低于500℃，才能保證回收金屬材料的質量。總之，加熱步驟中，廢印刷線路板被加熱至250℃或更高溫度，但低于500℃。
具體而言，在350℃或更高溫度，但低于500℃溫度的加熱處理，與在250℃或更高溫度但低于350℃的溫度下處理相比，明顯縮短使廢印刷線路板脆化的處理所需要的時間。
下面描述冷卻步驟。加熱步驟加熱的廢印刷線路板在該冷卻步驟冷卻。如果將加熱步驟加熱的廢印刷線路板直接帶入空氣中，印刷線路板可能燃燒，金屬材料會被氧化。因此，為避免印刷線路板的燃燒和金屬材料的氧化，使在加熱步驟加熱后的廢印刷線路板在冷卻步驟于貧氧氣氛下冷卻。上面描述過貧氧氣氛。冷卻方法包括貧氧氣氛中的自然冷卻法和在加熱的廢印刷線路板上噴射約為室溫的惰性氣體，如氮氣。需要冷卻廢印刷線路板，以降低溫度至如180℃左右，在該溫度下印刷線路板不會燃燒。
下面描述粉碎步驟。冷卻步驟中冷卻的廢印刷線路板的脆性板樹脂組分在粉碎步驟中粉碎。粉碎板樹脂組分時，必須抑制金屬材料，如銅箔、焊劑和電子元件的粉碎，以方便隨后的板樹脂組分和金屬材料的分離。因此，本發明的粉碎步驟采用粉碎力小的方法，該方法可抑制金屬材料的粉碎，而充分粉碎板樹脂組分。更具體而言，采用下面的兩種方法中的一種顆粒碰撞操作，用許多顆粒碰撞經加熱步驟處理的廢印刷線路板；以及廢印刷線路板碰撞壁的壁碰撞操作。這些操作中，每次沖擊中的沖力較小，因此可抑制對金屬材料如電子元件的粉碎。而且，沖力的使用可抑制如銅之類的金屬材料的細粉碎，銅材料由于其很薄易于破碎。未經加熱步驟處理的廢印刷線路板不能通過這些顆粒碰撞或壁碰撞操作粉碎。然而，對于經加熱步驟處理的廢印刷線路板，它們的脆性使這兩種操作可以基本上選擇粉碎板樹脂組分。另一方面，一些通常用于常規廢物處理的粉碎機不被優選用于本發明的粉碎步驟。這樣的粉碎機包括有旋轉刀具的粉碎機，和有旋轉錘的粉碎機(錘式壓碎機)。這些粉碎機因為其過強的粉碎力會過度粉碎金屬材料，如電子元件、銅箔和焊劑。這樣的過度粉碎會引起隨后的金屬材料分離和回收的困難。
下面舉例描述上面所述的顆粒碰撞操作。如圖3所示的一個說明例中，容器1含有許多顆粒2和經熱處理的廢印刷線路板3。容器1按箭頭4的方向旋轉。通過顆粒2的自由落下達到粉碎。這種設備稱作滾轉球磨機。如圖4所示的顆粒碰撞操作的另一個說明例中，容器1含有許多顆粒2和經熱處理的廢印刷線路板3。容器1按箭頭4的方向上下振動。通過顆粒2的振動運動達到粉碎。這種設備稱作振動球磨機。雖然如圖4所示為上下運動，也可以采用左右運動、旋轉運動、或這些運動的組合。如圖5所示，還有一個顆粒碰撞操作的說明例，它包括使用如壓縮空氣以高速噴射顆粒2的噴射裝置5。噴射裝置5將許多顆粒2噴射到經熱處理的廢印刷線路板3上以碰撞粉碎。這些說明例中，使用振動球磨機和顆粒噴射裝置為宜，因為顆粒的高速運動可達到在短時間內粉碎。
在上述顆粒碰撞操作中使用的顆粒由陶瓷材料(如氧化鋁和氧化鋯)、金屬材料(如鐵和不銹鋼)、和/或樹脂材料構成。使用由如陶瓷和金屬構成的較重的顆粒，可獲得較大的粉碎力，因此達到較大的粉碎速率。另一方面，使用如樹脂的表面硬度較低的材料可抑制廢印刷線路板的金屬材料的磨損。通過有陶瓷或金屬的芯材并在表面涂布了樹脂的顆粒可較好地同時滿足這兩個要求。對于顆粒大小，過小的顆粒具有較小的粉碎力，因此粉碎率較低。而且，這樣的顆粒會加速銅箔的過度粉碎，因為銅箔很薄且易碎，而在碰擊點顆粒的曲率較小。總之，所使用的顆粒的直徑應大于1毫米，更好的大于10毫米。而且，直徑大于20毫米的顆粒較好，因為這樣的顆粒比大多數電子元件要大，因此，通過在下面所述的分離步驟中篩選可有效分離顆粒和電子元件。顆粒的形狀無具體限制，但以球形或類似形狀為宜，因為有邊緣的顆粒會加速銅箔的過度粉碎。
印刷線路板的掩蔽部分(shaded part)，位于如引線附近并被掩蔽的部分一般難以粉碎。然而，根據上述顆粒碰撞操作，這樣的掩蔽部分易于粉碎，因為顆粒的粉碎點足夠小。
在上述顆粒碰撞操作中，大量的顆粒2用于粉碎廢印刷線路板3的板樹脂組分。然而，可用一個或少量的顆粒2來粉碎廢印刷線路板3的板樹脂組分。
下面以說明例描述上述的壁碰撞操作。如圖6所示的一個說明例包括圓柱體容器1，容器1有許多固定在內壁的沿軸向的刮集板6。熱處理后的廢印刷線路板放入傾斜的容器1。容器1按箭頭4的方向旋轉。廢印刷線路板3被刮板6掏起，然后在容器內自由落下，與容器1的內壁和/或與刮板6碰撞。碰撞主要導致廢印刷線路板3的板樹脂組分粉碎。該方法較好的一點是可確保廢印刷線路板掏起到容器1頂部，在自由落下粉碎前不會在旋轉容器1中滑下。而且，從操作角度，圖6構型較好的是可從容器1的出口連續地噴出粉碎的廢印刷線路板3的粉碎板片和金屬材料。如圖7所示的另一個壁碰撞操作的說明例中，熱處理后的廢印刷線路板3被旋轉盤拋仍到壁8。廢印刷線路板與壁8碰撞，從而使廢印刷線路板的印刷線路板部分基本被粉碎。通過廢印刷線路板3與壁8的強制碰撞，提高了該方法的粉碎速率。
通過簡單的設備構造可以實施這樣的壁碰撞操作。與上述顆粒碰撞操作不同，該方法不需要從顆粒分離出回收的金屬材料。
本發明權利要求5的凸棱裝配在圓柱體容器的內壁，用于粉碎步驟，它們可以是圖6的刮板6。盡管在圖6的圓柱體容器1的內壁中配備了多個刮板6，但是可以在圓柱體容器1的內壁配備至少一個刮板6。
下面描述分離步驟。分離步驟中，在粉碎步驟粉碎的板樹脂組分的細粉末與基本上沒有粉碎的金屬材料分離。粉碎步驟中板樹脂組分主要粉碎成粉末狀的片，但是金屬材料基本上未被粉碎，保持為較大的顆粒。板樹脂組分和金屬材料的粒度差別使得可以通過篩選進行有效分離。篩選中，一般從100-1,000微米開孔的篩上回收金屬材料，一般在100-500微米開孔的篩的下面回收粉碎的板樹脂組分。也可通過比重分離，如離心、慣性和重力分類，將粉碎的材料有效地分離為金屬材料和板樹脂組分。當分離出的板樹脂組分含有一些小的金屬片時，進一步的分離操作，如比重分離可提高金屬材料的回收效率。粉碎步驟后，如果留有一些未能充分粉碎的印刷線路板的較大的板樹脂片，這些片可通過篩選分離出來送回到粉碎步驟再粉碎。
因此，金屬材料，如銅箔、焊劑和電子元件易于分離。回收的金屬材料可以用作回收材料，同時廢印刷線路板成為無害的。
下一步驟是金屬材料的回收步驟，其中，在分離步驟分離出的金屬材料根據各自的形狀分別收集。如圖8所示，向上運動的傳送帶9和水平面成預定的角度傾斜。將分離步驟分離出的金屬材料供給傳送帶9，然后分開收集圓柱形的金屬材料和難以落下的金屬材料。更具體而言，易于落下的金屬材料，如圓柱形電子元件(如鋁電解電容器)和線形電子元件(如電阻)在傳送帶9上容易落下，可以收集在底部的易于落下的金屬材料收集裝置10中。與此相反，難以落下的金屬材料，如平板形電子元件(如IC)和箔式的片(如銅箔)在傳送帶9上幾乎不會落下，可以收集在頂部的難以落下的金屬材料收集裝置中。在帶上施加振動可提高分離率。
這樣根據形狀進一步分離和回收金屬材料的方法是由于以下的事實而得以實現，即金屬材料，如電子元件的原來形狀在本發明的步驟中能很好地保存，而在加熱步驟印刷線路板成為脆性，并能在粉碎步驟以較小的粉碎力粉碎。
從廢印刷線路板分離金屬材料的這一實施方案除了上述的加熱、冷卻、粉碎和金屬材料回收步驟外，還可以包括額外的步驟。在一示范步驟中，在加熱步驟之前，可以取下較大的電子元件以及在加熱步驟會產生有害物質的電子元件(包括引線)。另一個示范步驟中，廢印刷線路板在加熱步驟之前可以浸在分解液體中。這種液體含有至少一種下面的物質乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、異丙二醇和氫氧化鈉溶液。通過這樣的浸漬處理，部分板樹脂組分預分解或溶脹，因此，在加熱步驟，板樹脂組分可在較低溫度和較短處理時間較好地并充分地成為脆性。浸漬處理步驟在較高溫度下進行更好，因為可加速板樹脂組分部分的分解和溶脹。浸漬處理的實際操作溫度為50-300℃。
上述的實施方案按順序包括加熱、冷卻和粉碎步驟。然而，當廢印刷線路板不含有焊劑時，粉碎步驟可以和加熱步驟同時進行。這是因為無需考慮再熔化的焊劑的散開。另一個方法中，粉碎步驟可以在較高溫度下進行，基本上不需要在加熱步驟后冷卻廢印刷線路板。同樣，可以不冷卻廢印刷線路板就進行分離步驟。這種情況下，粉碎和/或分離步驟可以在上述的貧氧氣氛中進行，以避免印刷線路板的燃燒和金屬材料的氧化。這種情況下可以在粉碎或粉碎步驟后將熱的板樹脂組分和金屬材料冷卻下來，然后進行金屬材料的回收步驟。冷卻熱板樹脂組分和金屬材料的方法包括上述在貧氧氣氛中自然冷卻的方法以及在熱的板樹脂組分和金屬材料上噴射約為室溫的惰性氣體，如氮氣，以避免印刷線路板的燃燒和金屬材料的氧化。對含有鹵素組分(如氯和溴)和/或銻組分阻燃劑的印刷線路板，當這樣的廢印刷線路板經熱處理而保持原來的形狀時，在粉碎步驟分離和回收的印刷線路板片可含有這類的殘留物。
考慮回收后印刷線路板部分的最后處理，根據處理的方法，鹵素和銻組分可能會成為環境的負擔。因此，要求在回收板部分期間除去這類阻燃組分。
因此，本發明合乎要求地包括加熱和除去步驟，其中在加熱、粉碎和分離步驟后分離的廢印刷線路板的粉碎的板片在可避免它們燃燒的氣氛下加熱到350℃或更高溫度，由此從廢印刷線路板上除去阻燃劑。
含有鹵素和/或銻組分的阻燃劑在250℃左右開始熱分解，提供了不燃性。因此，在本發明的加熱步驟中會從線路板釋放鹵素和/或銻組分。然而，在保持板的原來形狀的加熱步驟中，板的表面積不大。而且，這一加熱步驟中板部分并不熔化，因為廢印刷線路板是由熱固性樹脂，如酚醛樹脂和環氧樹脂構成。所以，鹵素和/或銻組分即使通過該步驟的加熱也難以從線路板逸出。
與之相比，本發明中，加熱的是印刷線路板部分的粉碎片，這些片在分離步驟被分離，因此具有較大的表面積。所以，通過加熱鹵素和/或銻組分易于從線路板逃逸。
本發明的加熱步驟中需要350℃或更高的加熱溫度，以便于除去鹵素和/或銻組分。而且，加熱必須在印刷線路板的粉碎片不會燃燒的氣氛中進行，以循環印刷線路板部分。以貧氧氣氛為宜。然而，對在低于500℃的加熱和除去步驟，空氣也是可接受的。
鉛組分是廢印刷線路板所含的成為環境負擔的物質之一，它主要存在于引線的鍍層和用于組裝的焊劑。鉛組分的另一個來源是是用作覆蓋樹脂的聚氯乙烯穩定劑，這樣的鉛組分以堿式碳酸鹽、三堿硫酸鹽和硬脂酸鉛的形式存在。
根據本發明，一部分含鉛組分，如電子元件的引線的鍍層和組裝電子元件的焊劑不細粉碎，因此易于從印刷線路板的粉碎片中分離，并作為金屬材料組分回收。然而，另一部分含鉛組分，如聚氯乙烯的穩定劑原來分散在板樹脂中。因此，當采用本發明時，這部分含鉛組分混合到印刷線路板部分細粉碎的片組分中。
另一方面，阻燃劑的含銻組分含在印刷線路板部分。這種含銻組分也分散在板樹脂中，因此，當采用本發明時，會混合到印刷線路板部分細粉碎的片組分中。
因此，考慮印刷線路板分散的片組分的循環，要求除去這類鉛和銻的污染。所以，本發明中，宜進行溶解和除去步驟，其中廢印刷線路板的粉碎片用水處理，從廢印刷線路板的粉碎片溶出重金屬。
聚氯乙烯的穩定劑之類的鉛組分會和在干餾步驟中聚氯乙烯熱分解產生的氯化氫反應。該反應產生氯化鉛。
當印刷線路板含有溴阻燃劑時，通過干餾步驟的熱分解可產生溴氣和溴化氫。這些溴物質可以和鉛組分反應形成溴化鉛。因此，干餾步驟中，熱分解產生的鹵素氣體和鹵化氫氣體與鉛組分反應產生鹵化鉛。這些鹵化鉛混入分離步驟回收的印刷線路板部分的粉碎片中。
由于這些鹵化鉛具有充分的可溶性，這樣的鉛組分通過溶出步驟易于從印刷線路板部分的粉碎片溶出，溶出步驟中用水處理粉碎和分離的片。銻的情況同樣。在干餾步驟中，熱分解產生的鹵素氣體和鹵化氫氣體與銻組分反應，產生鹵化銻。這些鹵化銻混入分離步驟回收的印刷線路板的粉碎片中。
由于這些鹵化銻也具有充分的可溶性，根據本發明，通過用水的溶出步驟，這樣的銻組分容易從印刷線路板的粉碎片溶出。
本發明的溶出步驟包括使用加入水中的合適添加劑。水處理的方法包括將分離的印刷線路板部分浸入水中的方法，以及在分離的印刷線路板部分噴射水的方法。
實施例下面以具體的實施例詳細地描述本發明。
實施例1此實施例的廢印刷線路板(50×150毫米大小)有無紡玻璃織物/玻璃布和環氧樹脂組成的復合板。板基材含有溴阻燃劑，印刷線路板主要組裝有IC、鋁電解電容器、固定電阻和連接件。將廢的印刷線路板放入直徑90毫米，長1000毫米的陶瓷爐管，從管的外面進行加熱，在250℃保溫120分鐘。自然冷卻至40℃后，從管中取出廢印刷線路板，完成加熱和冷卻步驟。加熱和冷卻步驟中，以3升/分鐘的流量在管內通入氮氣。粉碎步驟中，使用振動球磨機(Paint Shake，AsadaTekkoshyo Co.，Ltd.)。球磨機的振動為640循環/分鐘，振幅為8毫米。鐵顆粒(20毫米，涂有尼龍樹脂)和熱處理后的廢印刷線路板放入內徑130毫米，深180毫米的圓柱形不銹鋼容器中。用開孔200微米的篩來篩分獲得的粉碎材料，分離為在篩下收集的板樹脂組分和在篩上收集的金屬材料組分(包括電子元件)。
另兩種情況同樣分別在350℃和450℃的加熱溫度下進行。一個比較例不進行加熱和冷卻步驟。另兩個比較例分別在200℃和500℃下進行。其它條件相同。結果列于表2。按照線路板達到較好粉碎所需時間的定義所需粉碎時間。進行鉛的化學分析，測定加熱步驟中從焊劑散逸到廢氣的鉛。
表2
如表2所示，當廢印刷線路板在250℃或更高溫度但低于500℃處理時，鉛不會散逸在廢氣中，粉碎后的材料能很好地分離為板樹脂組分和金屬材料(電子元件、銅箔和焊劑)。具體而言，350℃或更高，但低于500℃的加熱溫度可以縮短所需的粉碎時間。與之相反，沒有加熱或加熱溫度為200℃的比較例情況，線路板未成為脆性，不能粉碎。加熱溫度為500℃時，在廢氣中檢測出鉛散逸。
實施例2此實施例使用和實施例1同樣的廢印刷線路板。與實施例1同樣進行加熱和冷卻步驟。加熱溫度為350℃。粉碎步驟中，使用噴射加工設備(Fuji SeisakusyoCo.，Ltd.)，冷卻步驟后，以0.5Mpa的噴射壓力噴射直徑2毫米的尼龍樹脂顆粒。用開孔200微米的篩來篩分獲得的粉碎材料，分離為在篩下收集的板樹脂組分和在篩上收集的金屬材料組分(包括電子元件)。
因此，在粉碎步驟中，線路板在約5分鐘內基本上被粉碎。在隨后的分離步驟中，粉碎的材料能較好地分離為板樹脂組分和金屬材料(電子元件、銅箔和焊劑)。
實施例3此實施例中的廢印刷線路板(50×150毫米大小)有牛皮紙和酚醛樹脂制成的紙酚板。板基材含有溴阻燃劑，印刷線路板上組裝有電子元件，主要是IC、鋁電解電容器、和固定電阻等。與實施例1相同，進行加熱和冷卻步驟。加熱溫度為350℃。粉碎步驟中，采用壁碰撞操作，其中，將廢印刷線路板放入預定的包中，摔向地板，重復50次。用500微米開孔的篩來篩分所獲的粉碎材料，分離成在篩下收集的板樹脂組分和在篩上收集的金屬材料組分(包括電子元件)。再使用傳送帶進行金屬材料的回收步驟。傳送帶以150毫米/秒的帶速的向上運動，與水平面成20度傾斜。將在分離步驟收集的金屬材料供給傳送帶，回收金屬材料。
因此，線路板在粉碎步驟基本上被粉碎。在隨后的分離步驟粉碎的材料被分離為板樹脂組分和金屬材料。而且，在回收金屬材料步驟，金屬材料被分成包括鋁電解電容器和固定電阻一組，和包括IC和銅箔的一組。
實施例4此實施例中的廢印刷線路板(50×150毫米大小)有牛皮紙和酚醛樹脂制成的紙酚板。板基材含有溴阻燃劑，印刷線路板僅有導線。與實施例1相同，進行加熱和冷卻步驟。加熱溫度為350℃。粉碎步驟中，采用壁碰撞操作，其中，只將冷卻的廢印刷線路板放入圓柱形容器(內徑300毫米，深500毫米)，容器中有相隔45度角固定在內壁的刮板，該容器以500轉/分鐘的轉速旋轉。用500微米開孔的篩來篩分所獲的粉碎材料，分離成在篩下收集的板樹脂組分和在篩上收集的金屬材料組分(銅箔)。
因此，線路板在粉碎步驟約10分鐘內基本上被粉碎。在隨后的分離步驟中，粉碎的材料被分離為板樹脂組分和金屬材料(銅箔)。
實施例5此實施例使用與實施例1相同的廢印刷線路板。將印刷線路板浸在170℃的乙二醇中2小時進行浸漬處理步驟。之后，與實施例1相同，進行加熱和冷卻步驟。加熱溫度為250℃。粉碎步驟中，在和實施例1相同的條件下使用振動球磨機。用200微米開孔的篩來篩分所獲的粉碎材料，分離成在篩下收集的板樹脂組分和在篩上收集的金屬材料組分(包括電子元件)。
此實施例中，加熱步驟前的浸漬處理將粉碎所需的時間縮短到10分鐘，而在實施例1加熱溫度為250℃的情況，相應的時間為30分鐘。之后，粉碎的材料分離為板樹脂組分和金屬材料(電子元件、銅箔和焊劑)。
實施例6熱處理在上面的實施例3中在篩下收集的板樹脂組分。該步驟中，在直徑90毫米，長1000毫米的陶瓷爐管內加熱板樹脂組分，在350℃保溫120分鐘。冷卻至40℃后，從管中取出板樹脂組分。該步驟期間，以3升/分鐘的流量向管內通入氮氣。
測定該加熱和除去步驟前后的溴含量。加熱和除去步驟前溴含量為5.5％(重量)在加熱和除去步驟后降低至0.1％(重量)。
實施例7此實施例中的廢印刷線路板(50×150毫米大小)有牛皮紙和酚醛樹脂制成的紙酚板。板基材含有溴阻燃劑，印刷線路板上組裝有電子元件，主要是IC、鋁電解電容器、和固定電阻等，還有組裝的引線。與實施例1相同，進行加熱、冷卻、粉碎和分離步驟。加熱溫度為350℃。獲得在篩下收集的板樹脂組分。所獲板樹脂組分與10倍于其重量的水混合，該溶出步驟中，攪拌下保持浸漬6小時。之后，通過過濾收集板樹脂組分，然后干燥。
板樹脂組分中所含鉛組分溶出到一種酸中，用ICP發射光譜測定該溶出步驟前后的鉛組分。溶出步驟前鉛含量為0.2％(重量)，溶出步驟后降低至0.0003％(重量)。
比較例1此實施例中使用與實施例1相同的廢印刷線路板。與實施例1相同，進行加熱和冷卻步驟。加熱溫度為350℃。粉碎步驟中，使用錘(式壓)碎機(H-12型，Hosokawa Mikuron Co.，Ltd.)。錘(式壓)碎機有一個有2800轉/分鐘旋轉的錘。用200微米開孔的篩來篩分所獲的粉碎材料，分離成在篩下收集的板樹脂組分和在篩上收集的金屬材料組分(包括電子元件)。
結果，電子元件也在粉碎步驟被細粉碎，在篩下收集的板樹脂組分含有很多金屬片的污染物，如銅箔和電子元件的引線。總之，未有效分離金屬材料。
因此，本發明的第二方面提供了從廢印刷線路板分離金屬組分的方法，其中，能從廢印刷線路板有效分離金屬組分。
(3)下面參考附圖描述本發明第三方面的實施方案，從廢印刷線路板分離電子元件的方法。
此實施方案中的廢印刷線路板指組裝有電子元件的印刷線路板，對組裝形式沒有任何限制。此實施方案既不限制電子元件的具體類型，也不限制線路板的具體材料。
根據此實施方案，從廢印刷線路板分離電子元件的方法的特點是用顆粒撞擊廢印刷線路板的顆粒碰撞操作。
圖9所示的說明例中，圓柱形容器1含有許多顆粒2和廢印刷線路板3。容器1按箭頭4的方向旋轉。通過顆粒2的自由落下和其它運動達到眾多顆粒2在廢印刷線路板3上的撞擊。這種設備稱作滾轉球磨機。
圖10所示的另一個顆粒碰撞操作的說明例中，容器1含有許多顆粒2和廢印刷線路板3。容器1按照箭頭4的方向上下振動。通過顆粒2的自由落下和其它運動達到眾多顆粒2在廢印刷線路板3上的撞擊。這種設備稱作振動球磨機。盡管在圖10中所示為上下運動，也可以采用左右運動，轉動，或這些運動的組合。
如圖11所示，還有一個顆粒碰撞操作的說明例，它包括使用壓縮空氣，以高速噴射顆粒2的噴射裝置5。噴射裝置5將眾多顆粒2噴向廢印刷線路板3進行撞擊。
使用轉鼓球磨和振動球磨都是較好的，因為它們的設備構造簡單。
根據上面所述的顆粒碰撞操作，電子元件60和板部分的連接部分，即焊劑和引線受到顆粒2的撞擊力的沖擊。然后，線路板和電子元件分開。這種連接部分的選擇性斷開是由于板部分是由韌性材料構成，幾乎不碎裂，而連接到電子元件的部分在撞擊力下是較弱的。換句話說，顆粒2撞擊線路板的撞擊力足以使電子元件60與板部分斷開，但并未大到使板部分碎裂。因此，基本上只有電子元件60與板部分分開，這樣易于收集電子元件60。
通過上述顆粒碰撞操作分離電子元件60所需的時間取決于每個顆粒2的質量和顆粒2撞擊到廢印刷線路板3的碰撞速率。如果顆粒2的質量和碰撞速率太小，產生的撞擊力不足以從線路板斷開電子元件60。如果質量和/或碰撞速率太大，甚至板也會碎裂。因此，使用的顆粒2的質量和碰撞速率必須合理設定。例如，滾轉球磨機使用較大的容器1，由于該容器有較大的落下距離，即使輕的顆粒2也能獲得較大的碰撞速率。與之相反，振動球磨機和噴射裝置5原來就可以比滾轉球磨機更強地加速顆粒，因此即使是較小的設備構造也能獲得足夠的撞擊力。然而，過快的碰撞速率會引起板部分的碎裂，因此，碰撞速率必須根據使用的顆粒2的質量來合理設定，以避免板部分的碎裂。注意顆粒2的質量取決于每個顆粒2的大小以及顆粒2的材料(密度)，而碰撞速率取決于顆粒碰撞操作的方法。
此實施方案中要求顆粒2的大小不要過分大于電子元件60，因為這樣大的顆粒在碰撞掩蔽的連接部分會發生困難，例如，位于電子元件60的引線附近，被電子元件60掩蔽的連接部分。考慮到通常使用的電子元件60的大小，要求顆粒的大小為50毫米或更小。這樣尺寸的顆粒易于撞擊在電子元件60和板部分之間的連接部分，以使電子元件與板分開。另一方面，過小的顆粒2質量輕，撞擊力不夠。因此，要求5毫米或更大的顆粒。例如，由氧化鋯制成的10毫米顆粒，它有較大的比重，可以斷開電子元件60。與之相反，小于5毫米的顆粒，其直徑小于10毫米顆粒的一半，質量小于10毫米顆粒的1/8，由于沒有足夠的撞擊力，不能有效斷開電子元件60。這點將在下面的實施例1詳細描述。
根據上述顆粒大小的范圍，顆粒2宜采用有較大密度的材料。這是因為由這樣有較大比重的材料制成的顆粒2，即使在較小尺寸下也有較大的質量，因此，顆粒就有足夠的撞擊力。具體而言，可以使用下列材料氧化鋁(密度為3.6克/厘米3)、氧化鋯(密度為6.0克/厘米3)、氧化硅(密度為2.2克/厘米3)、氮化硅(密度為3.2克/厘米3)、碳化硅(密度為3.1克/厘米3)、鐵(密度為7.9克/厘米3)和不銹鋼(密度為7.9克/厘米3)。前五種材料是陶瓷，其余兩種是金屬。氧化鋯、鐵和不銹鋼因為其高密度是較好的。而且，具有陶瓷或金屬芯的顆粒可以涂布樹脂，如尼龍或橡膠材料。
對顆粒的形狀沒有具體限制，但是顆粒2宜為球形或類似形狀，因為這樣的顆粒可以避免撞擊帶來的銅箔和焊劑的磨損。而且，這樣的球形顆粒易于在碰撞操作后產生的板部分100、分開的電子元件60和顆粒2的混合物中，與電子元件60分離。即，當板部分100、顆粒2和電子元件60的混合物供給如圖12所示的向上運動的傳送帶70時，球形顆粒2被收集到底部的顆粒收集器80中。另一方面，電子元件60和板部分100，與球形顆粒2相比是難以落下的，收集在頂部的板部分和電子元件混合物的收集裝置90中。然而，一部分具有易于下降形狀的電子元件60也收集在顆粒收集裝置80中。而且，要分離都收集在板部分與電子元件的混合物的收集裝置90中的板部分100和電子元件60，可以使用較大傾斜度的傳送帶。當板部分100和電子元件60供給這樣的傳送帶時，相對于板部分100是易于落下的電子元件60收集在底部，而板部分100收集在頂部。而且，要分離都收集在顆粒收集裝置80中的顆粒2和電子元件60，可以使用傾斜度較小的傳送帶。當顆粒2和電子元件60供給這樣的傳送帶時，相對于電子元件60是易于下降的顆粒2收集在底部，而電子元件60收集在頂部。然而，在分離板部分100和電子元件60，以及分離顆粒2和電子元件60時，必須合理設定傳送帶的傾斜度和帶速。另外，當合理設定了如圖12所示的傳送帶的傾斜度和帶速時，而在帶上提供板部分100、顆粒2和電子元件60的混合物時，只有極易下降的顆粒2被收集在底部。而且在分離板部分100和電子元件60時，由于板部分100大于電子元件60，篩分操作可以方便地分離它們。
以下通過具體的實施例對本發明作詳細的說明。
實施例1本實施例的廢印刷線路板(尺寸為70毫米×90毫米)具有由非織造玻璃織物/玻璃布和環氧樹脂制得的復合材料板。該印刷線路板在板的一面上主要裝配有集成電路(IC)、鋁制電解電容器、固定電阻器和連接件(connectors)。將許多10毫米的氧化鋯粒子和廢印刷線路板放入內徑為130毫米、深度為180毫米的圓柱形不銹鋼容器。使用每分鐘振動640次的振動球磨機(Paint Shaker，AsadaTekkoshyo Co.，Ltd)來振動該容器。顆粒碰撞操作進行5小時。結果，幾乎所有的電子元件都從復合材料板部分上分離下來，而該復合材料板并未碎裂。然后，將分開的復合材料板部分、電子元件和氧化鋯粒子的混合物送到傾角為10°的帶式傳輸機的以150毫米/秒的速度向上運動的傳送帶上。在底部的收集部件中收集氧化鋯粒子。在頂部的收集部件中收集復合材料板部分和電子元件。此后，將頂部收集部件中收集的復合材料板部分和電子元件的混合物送到傾角為30°的帶式傳輸機的以150毫米/秒的速度向上運動的傳送帶上。在底部的收集部件中收集電子元件。復合材料板部分收集在頂部的收集部件中。
實施例2進行與實施例1相同的顆粒碰撞操作，但是使用40毫米的氧化鋁粒子代替實施例1中的粒子。進行大約3分鐘，幾乎所有的電子元件都從復合材料板部分上分離下來，而復合材料板部分并未碎裂。此后，使用與實施例1相同的傳輸帶操作，復合材料板部分、電子元件和氧化鋁粒子的混合物很好地被分離并各自收集在一起。
實施例3本實施例中使用與實施例1相同類型的廢印刷線路板。所用的滾轉式球磨機(BM-1500，Chuo Kakouki Co.，Ltd.)具有內徑為1,250毫米、深度為1,250毫米的圓柱形容器。將許多10毫米的不銹鋼粒子和廢印刷線路板放入以每分鐘25轉的速度旋轉的容器中。這一顆粒碰撞操作進行8小時。結果，幾乎所有的電子元件都從復合材料板部分上分離下來，而該復合材料板部分并未碎裂。此后，使用與實施例1相同的傳輸機操作，復合材料板部分、電子元件和不銹鋼粒子的混合物很好地被分離并各自收集在一起。
實施例4本實施例中使用與實施例1相同類型的廢印刷線路板。將尺寸為5毫米的氧化鋯粒子以與印刷線路板平面成20°的角度以10米/秒的噴射速度噴射到印刷線路板上，顆粒碰撞操作10分鐘。使用的設備是噴射加工機(Fuji Seisakusyo，Co.，Ltd.)。結果，幾乎所有的電子元件都從復合材料板部分上分離下來，而復合材料板部分并未碎裂。此后，使用與實施例1相同的傳送帶操作，復合材料板部分、電子元件和氧化鋯粒子的混合物能很好地分離并各自收集在一起。
本發明的第三方面提供了一種從廢印刷線路板上分離電子元件的方法，在該方法中電子元件能有效地從廢印刷線路板上分離下來。
(4)以下參考


本發明第四方面的實施方案。
(實施方案1)首先，參照圖13說明用于本發明實施方案1的處理含金屬樹脂的干餾設備。
圖13是用于本發明第四方面的實施方案1的處理含金屬樹脂的干餾設備結構的示意圖。如圖13所示，箱形加熱爐1A配備有埋入該加熱爐爐壁內的電加熱裝置2A。熱電偶3A是用于測量加熱爐1A內溫度的傳感器，并且與溫度控制器4A相連，該溫度控制器根據測得溫度和設定溫度之間的溫差控制施加在電加熱器2A上的電壓。處理材料6A是由含金屬的樹脂構成的。支架5A放在加熱爐1A內，承載處理材料6A。加熱爐1A的門7A可以密封住加熱爐1A。氮氣管8A與氮氣瓶(圖中未示出)相連，通過多個具有開口的注射孔9A將氮氣注入加熱爐1A中。本發明的設備還包含控制閥10A和壓力表11A，兩者都是用于氮氣的。清掃風扇13A抽吸并除去加熱爐1A產生的氣體，通過清掃管12A進行抽吸，經由排氣管14A排出。氣體處理容器15A含有滌氣器和活性炭吸附劑容器，位于清掃管12A和清掃風扇13A之間。
以下說明具有上述結構、用于本發明實施方案1處理含金屬樹脂的干餾設備的操作。加熱爐1A是通過熱電偶3A和溫度控制器4A來進行溫度控制的，它的設定是使得處理材料6A的溫度在400℃附近。放在加熱爐1A中的處理材料6A是非不燃性等級的環氧化物制得的印刷線路板，它上面殘留有金屬材料，如焊劑、銅箔、電阻器和電容器。加熱爐1A通過門7A密封，即使得外部空氣不流入加熱爐內。
在這種情況下，開始從圖中未示出的氮氣瓶向氮氣管8A通入氮氣。然后，氮氣開始通過注射孔9A注入加熱爐1A中。同時，清掃風扇13開始通過清掃管12A從加熱爐1A中抽吸產生的氣體。這樣，加熱爐1A中的殘留空氣被氮氣取代，從而加熱爐1A內部具有貧氧氣氛。
在該貧氧氣氛中，加熱處理材料6A。由于是貧氧環境，處理材料6A熱分解而不發生氧化反應或燃燒，處理材料6A中的樹脂材料(如環氧樹脂)產生干餾氣體。所產生的干餾氣體隨后被從加熱爐1A中抽吸出去并通過清掃風扇13A排出。在干餾氣體經過氣體處理容器15A中的滌氣器時一部分干餾氣體發生了溶解。另一部分在氣體處理容器15A中的活性炭吸附劑容器中被除去。因此，既不含有可燃性組分和臭味也不含有其它有害物質的清潔廢氣(主要是氮氣)經過下游的清掃風扇13A和排氣管14A。
進行上述操作一段預定時間之后，關閉控制閥9A。同時停下清掃風扇13A和電加熱器2A，然后打開門7A。這時，在支架5A上得到除去干餾氣體組分而碳化了的樹脂。原先留在印刷線路板上的金屬部分仍然留在印刷線路板上。
這時，碳化了的樹脂喪失了原有的韌性，它是非常脆性的以致于小的粉碎力就能夠容易地將它粉碎得很細。因此，連接在印刷線路板上的金屬部件能夠容易地去除和分離。
從加熱爐1A中將經過處理的處理材料6A連同支架5A一起取出。在粉碎之后，大件金屬(如電子元件和銅導線)可以通過分類分離而分離出來。粉碎得很細的組分可以通過比重分選法進行分離，如空氣分離(用空氣分離組分)。根據這些方法，能夠容易且精確地分離金屬組分和碳化物。經過分離的金屬可以經濟地用作熔煉過程的金屬原料，尤其是在經分離的金屬含有少量貴重金屬(如金)的情況下。同時，經分離的碳化物組分幾乎不含有金屬組分，它們可以用作污水和污泥處理的吸附劑材料，以及固體燃料或還原處理材料。這樣，根據本發明，含金屬的樹脂可被回收用作有用的原料，而與之相比以前用常規方法是難以處理它們的。
如上所述，按照本發明的實施方案使用用于處理含金屬樹脂的干餾設備，含金屬樹脂在經過于貧氧氣氛中加熱這一處理并由此變脆之后，能夠通過篩選或比重分離容易且精確地分離金屬組分和碳化物，而且，由于含金屬樹脂是在貧氧氣氛中加熱的，因此含金屬樹脂不發生燃燒，這樣溫度就不會變成非常高。由此抑制了金屬的蒸發和擴散，即使在樹脂中含有低熔點金屬(如焊劑的鉛組分)的情況下。
在本發明的實施方案中，只要根據樹脂的類型將處理材料6A在加熱爐1A中的加熱溫度控制在250℃或更高，樹脂部分就會變脆成為能容易地粉碎的碳化狀態，無需對與樹脂共存的金屬進行再熔融和再固化。通常所用的樹脂于250℃或更高且低于500℃變脆。因此，較好的是將溫度控制在250℃或更高且低于500℃，這樣能節省加熱能量。請注意設定加熱溫度中500℃這一上限是因為一部分低熔點金屬(如焊劑)和含金屬的樹脂在該上限溫度以上時會熔融且易于蒸發和擴散。結果，由于這些金屬而需要進行廢氣處理。
(實施方案2)以下說明本發明的實施方案2。用于本實施方案的處理含金屬樹脂的干餾設備具有類似于實施方案1的基本結構。然而，在本實施方案中加熱爐1A并不是具有密封結構的間歇式類型。與其不同，處理材料6A的入口和出口都是始終敞開的，處理材料6A是放在運動的平臺上傳送的。以下說明的主要著重點在于不同之處。
圖14是用于本實施方案的處理含金屬樹脂的干餾設備結構的示意圖。如圖14所示，用于本實施方案的處理含金屬樹脂的干餾設備包含始終對加熱爐1A外界敞開的入口17Aa和出口17Ab，還包含具有金屬網孔帶的傳送裝置16A，它經由入口和出口沿圖14的箭頭方向運動經過加熱爐1A。入口17Aa和出口17Ab包含位于加熱爐1A附近兩邊外側的柔性片19A。傳送裝置16A上運送的支架5A具有抑制氣體擴散的壁18A作為對運動方向而言的前壁和后壁。
以下說明具有上述結構、用于本實施方案處理含金屬樹脂的干餾設備的操作。將裝有處理材料6A的支架5A經由柔性片19Aa放入入口17Aa。然后，支架5A由傳送帶16A自動地運動經過加熱爐1A。裝在支架5A上的處理材料6A用類似于實施方案1的干餾方法進行處理，直至支架5自動地經過出口17Ab和柔性片19Ab移出加熱爐1A。
在處理材料6A是裝配有電子元件的含阻燃劑的非不燃性等級的苯酚制得的印刷線路板的情況下，在用加熱爐1A加熱印刷線路板的過程中阻燃劑的分解氣體環繞在印刷線路板周圍。從而印刷線路板周圍的氣氛變成貧氧氣氛。因此，印刷線路板中所含的樹脂組分變為脆性而印刷線路板并不燃燒，即使是在加熱爐1A內氣氛是富氧氣體(如空氣)的情況下也是如此。這樣，在含金屬的樹脂含有阻燃劑的情況下，即使在外部是富氧氣氛的情況下，含金屬樹脂的周圍環境也可以保持貧氧狀態。因此，無需另外提供惰性氣體(如氮氣)。這種情形在經濟上具有優勢。
由于柔性片19Aa、19Ab覆蓋了加熱爐1A開口(即入口17Aa和出口17Ab)的大部分，因此柔性片19Aa、19Ab能抑制干餾氣體從設備的開口泄漏出去，而并不干擾裝有處理材料6A的支架5A的運送。
由于抑制氣體擴散的壁18A覆蓋了在支架5A的運動方向上加熱爐1A敞開截面的主要部分，因此抑制氣體擴散的壁18A能抑制處理材料6A產生的干餾氣體從開口(即加熱爐1A的入口和出口)漏出。
這樣，本實施方案實現了一種在操作上具有優勢的干餾處理設備，只要將處理材料6A放在傳送裝置16A上，就能夠實現連續的碳化操作。
在本實施方案中，可以使用由玻璃織物/氟樹脂制成的柔性片19Aa、19Ab，它們能保持耐熱性和柔性，只要柔性片所處位置的溫度不超過250℃左右。在溫度超過250℃的情況下，使用金屬片，如由不銹鋼、銅或鋁制得的片。
在本實施方案的結構中，高溫中的處理材料6A會從加熱爐1A中取出，因為處理材料6A是連續進行干餾的。在這種情況下，可以在加熱爐1A后面的附近安放一個冷卻裝置，用于迅速冷卻被加熱的處理材料6A。按照這一方法，處理材料6A可以用分開的操作安全且迅速地進行處理，而不會有處于高溫的材料暴露于空氣而被點燃的危險，也不會有其它的燃燒危險。冷卻方式包括將低溫氣體或液體直接噴到處理材料6A上的方法，以及使被冷卻的片或輥與處理材料6A接觸的方法。
此外，清掃管12A的清掃孔可以設置在由傳送裝置16A傳送的支架5A所盛裝的處理材料6A在經過加熱爐1A的過程中被加熱時這些處理材料6A達到其熱分解溫度且產生干餾氣體的位置附近。在該情況下，干餾氣體能有效地被清掃除去，并且能夠抑制干餾氣體通過加熱爐1A的開口(即入口和出口)泄漏出去。
此外，該設備可以裝配有熱介質通道(heat medium channel)，用來冷卻一部分柔性片19Ab。在該情況下，使干餾之后的被加熱的處理材料6A在從出口被送出時與柔性片19Ab充分接觸。通過與柔性片19Ab的這一接觸，能有效地冷卻處理材料6A，其中也與熱介質通道發生有效的熱交換。
(實施方案3)以下說明本發明的實施方案3。用于本實施方案的處理含金屬樹脂的干餾設備具有類似于實施方案2的基本結構。然而，本實施方案包括對從加熱爐1A中出來的處理材料6A進行后處理操作的裝置。以下說明的主要著重點在于不同之處。
圖15是本實施方案處理含金屬樹脂的干餾設備的主要部分結構的示意圖。如圖15所示，用于本實施方案處理含金屬樹脂的干餾設備包含切碎輥20A，用于加壓并切碎經過碳化且脆性的處理材料6A。切碎輥20A位于在加熱爐1A內工作的傳送裝置16A的下游附近。該切碎輥20A與向該輥提供冷水的冷卻水管21A相連。本實施方案的設備包含位于切碎輥20A下游的收集籃22A，用于收集被切碎的碎片。
以下說明具有上述結構、用于本實施方案處理含金屬樹脂的干餾設備的操作。經過在加熱爐1A中干餾處理的處理材料6A的樹脂部分是被碳化了的，它很脆以致于能夠容易地用小壓力將其切碎。因此，當處理材料6A在處于加熱爐1A出口附近的轉動的切碎輥20A之間卷繞并受壓時，碳化了的樹脂部分非常容易被切碎和粉碎。在該過程中與碳化了的樹脂部分共存的金屬部分被分離或剝離下來，與碳化了的樹脂部分一起落入收集籃22A中。
通過分類分離或空氣分離能夠容易且迅速地將收集籃22A中所收集的被切碎的碎片分離成碳化了的樹脂和金屬，而無需任何其它粉碎設備。
這樣，本實施方案實現了一種干餾處理設備，該設備進行能更有效地進行隨后的分離過程的連續切碎過程，其中連續切碎過程是通過切碎輥20A切碎經干餾處理的處理材料來進行的。
在本實施方案中，可以向切碎輥20A通過冷水管21A提供冷水。在該情況下，處理材料6A如果是被加熱的話，就可以在從加熱爐1A出來以后立即通過切碎輥20A被冷卻。
雖然在本發明的每個實施方案中都使用電加熱器作為加熱裝置，然而本發明的加熱裝置并不限于此。加熱裝置包括使用管道氣燃料(如城市煤氣和丙烷氣體)或液態燃料(如煤油)的燃燒熱。為了使用燃燒熱，如有必要可加入一個供氣裝置(如鼓風機)用于燃燒。在使用液態燃料的情況下，具體是在加熱裝置(即燃燒段)的上游加入一個用于汽化液態燃料的裝置。
在氣體處理容器15A中進行的處理干餾氣體的方法包括火焰燃燒、催化燃燒和催化氧化。后兩個反應使用催化劑。本發明不局限于特定的催化劑材料和形狀，可包括例如燒結陶瓷和金屬；金屬蜂窩狀結構物和織物；以及陶瓷纖維的編織物。本發明還包括例如曲面形、圓柱形、波浪形和平板形。催化劑的這些形狀可以根據材料的加工性和用途任意地選擇。關于催化劑的活性組分，本發明包括例如常用的鉑族貴金屬，如鉑、鈀和銠；這些貴金屬的混合物；其它金屬及其氧化物；以及它們的混合物。催化劑的材料可以根據燃料的類型和使用條件任意選擇。
為了將含金屬樹脂的周圍保持為貧氧，如實施方案1所述通常使用氮氣氣氛。此外，可以使用其它惰性氣體，如二氧化碳、氦和氬。本發明不局限于特定的氣體氣氛，只要該氣體氣氛能夠防止含金屬樹脂燃燒。例如，在如實施方案2所述含金屬樹脂含有阻燃劑的情況下，可以在加熱處理的過程中實現貧氧狀態，即使是在含氧的氣氛下也是如此。因為阻燃劑的分解氣體環繞在含金屬樹脂的周圍。此外，降低清掃速率以使得含金屬樹脂產生的干餾氣體保持環繞在含金屬樹脂周圍，則含金屬樹脂的周圍能夠保持貧氧。
能夠按照本發明進行處理的含金屬樹脂可以是任何一種含有金屬的樹脂材料。該含金屬的樹脂包括例如具有銅布線圖案的印刷線路板，該印刷線路板還裝配有電子元件。請注意本說明書中的印刷線路板或簡稱為線路板通常包括這些印刷布線板。此外，按照本發明進行處理的含金屬樹脂包括含有含金屬樹脂的部分和組件。它的一個例子是其中的馬達或變壓器是用樹脂模塑的組件。
在本發明每個實施方案中的溫度測量裝置是熱電偶。然而，本發明的溫度測量裝置不限于此。例如，可以使用熱敏電阻器，可以在任何地方使用任何數量的溫度測量裝置。此外，用來與溫度測量裝置合作控制加熱功率的控制裝置對電加熱的電壓進行控制，并且對用于燃燒加熱的燃料和空氣的供給速率進行控制。清掃裝置通常是風扇，但如有必要也可以是泵，用來提供加壓或抽吸的能力。
本發明的每個實施方案中的傳送裝置是由耐熱材料(如金屬)制得的移動的帶。然而，本發明的傳送裝置不局限于此。例如，可以使用一系列的轉動棒(輥)。用于驅動傳送裝置的驅動裝置通常是電動馬達。
在本發明每個實施方案中的氣體處理裝置具有將吸收用液體噴灑到干餾氣體中的滌氣器或者包含用于吸附干餾氣體的吸附劑的活性炭吸附容器。然而，本發明的氣體處理裝置不限于此。例如，可以使用鼓泡槽(bubbling tank)，用來將干餾氣體噴射入吸收用液體中。這些裝置還可以結合使用。此外，其它可能的氣體處理裝置是用于干餾分解反應的分解反應器、使用火焰燃燒或催化燃燒的燃燒反應器，以及含有甚至能與稀薄氣體反應的分解催化劑的催化反應器。該氣體處理裝置可以根據使用的狀態和便于處理性任意地加以選擇。
由此，本發明的第四方面提供了一種用于通過干餾對含金屬樹脂進行處理并使其碳化的設備，它能容易地分離金屬和樹脂碳化物。
(5)以下參考附圖對本發明第五方面的實施方案加以說明。
本發明的實施需要加熱爐的加熱裝置、加熱爐內溫度的控制裝置、清掃裝置、空氣和燃料的供氣和控制裝置、催化劑溫度的測量裝置、廢料的傳送配置，以及傳送配置的驅動裝置。加熱裝置包括電加熱器和使用液體或氣體燃料的燃燒型加熱單元。用于測量干餾爐內溫度和催化劑溫度的溫度測量裝置是可以放在任何地方的任何數量的熱電偶或熱敏電阻器。用于與溫度測量裝置合作來控制加熱功率的空氣和燃料的供應和控制裝置對電動閥和鼓風機的電壓或頻率加以控制。清掃裝置通常是風扇，但如有必要也可以是泵，用于提供加壓或抽吸的能力。傳送裝置可以是運動的耐熱金屬帶，或者是一系列的轉動棒(輥)。用于驅動傳送裝置的驅動裝置通常是電動馬達。這些裝置是常規裝置，也可使用其它的現有裝置。因此，本說明書中省略了對這些裝置的技術說明。
(實施方案1)參考圖16說明本發明實施方案1的用于廢料處理的干餾設備。
圖16是本實施方案1的用于廢料處理的干餾設備結構的示意圖。如圖16所示，類似隧道形狀的加熱爐1B裝配有埋在其爐壁內的電加熱器2B。爐溫傳感器3B是用來測量加熱爐1B內溫度的傳感器，與溫度控制器4B連接，該控制器根據測得溫度和設定溫度之間的溫差來控制電加熱器2B上的外加電壓。傳送帶5B是位于加熱爐1B內用于傳送廢料的金屬網孔帶。輥部件6B驅動傳送帶5B。清掃管7B具有位于加熱爐1B內部的末端開口，抽吸并排出干餾氣體。清掃管7B與下游的氣體凈化部件9B、排氣管10B和排氣扇11B連通。排氣扇11B具有位于其下游的排氣端12B。氣體凈化部件9B含有具有陶瓷蜂窩結構的氧化催化劑13B，它負載有可燃性有機材料的氧化活性組分。在氣體凈化部件9B的內部，環繞著清掃管7B的熱交換部件14B位于氧化催化劑13B的下游。燃料管15B提供燃料氣體(在本實施方案中是LP氣體)，并且用燃料控制閥16B控制燃料的流量。催化劑溫度傳感器17B與氧化催化劑13B接觸，將信號送入燃燒控制器18B中。隨后，燃燒控制器18B產生信號來控制燃料控制閥16B。
以下說明本實施方案的操作和作用。加熱爐是用電壓進行控制的，使用在爐溫傳感器3B處測得的溫度通過溫度控制器4B將爐內溫度設定在400℃附近。將含有大量有機材料的廢料，如廢印刷線路板、垃圾、魚/蔬菜下腳料等放入加熱爐1B中。廢料在由輥部件6B驅動的傳送帶5B上傳送，移動經過加熱爐1B的內部。隨著溫度變高，由廢料產生了廢氣和熱分解物質。這些產生的氣體(干餾氣體)通過清掃風扇11B進行抽吸，經由清掃管7B排出。流入清掃管7B的干餾氣體被送入氣體凈化部件9B中，通過氧化進行迅速凈化。請注意氧化催化劑13B的溫度已因通過燃料管15B供給的燃料氣體而保持得足夠高以用于氧化。氧化催化劑13B的初始加熱是使用由燃料管15B提供的燃料氣體來進行的。在反應之后，廢氣流經排氣管10B、排氣扇11B和排氣端12B，然后排向大氣。
在氧化催化劑13B的下游產生熱廢氣。然而，這些熱量通過清掃管7B周圍的熱交換部件14B加以收集，從而被冷卻的廢氣達到排氣扇11B，同時干餾氣體在被送入氧化催化劑13B之前就被預熱且作好了反應的準備。因此即使是在干餾氣體含有難以氧化的組分的情況下，也能夠容易地實現干餾氣體的完全氧化。氧化催化劑13B的溫度始終是用催化劑溫度傳感器17B來測量的，在氧化催化劑13B的溫度低于預定值的情況下，通過燃燒控制器18B將燃料控制閥16B打開得多一些，以提供更多的燃料。在相反的情況下，當由于干餾氣體的燃燒熱太多而使得氧化催化劑13B的溫度高于預定值時，將燃料控制閥16B關小，以減少燃料。這樣，氧化催化劑13B的溫度就始終保持最佳值。
氧化催化劑13B上燃料和干餾氣體氧化所需的空氣(氧氣)與干餾氣體一起以足夠的速率經由清掃管7B引入，因為加熱爐1B的傳送帶5B的入口和出口是對大氣敞開的。因此，不必額外地提供空氣。所產生的干餾氣體的量，尤其是干餾氣體中可燃性氣體的含量可依賴于送入廢料的類型、量和狀態(水含量、受壓等方面的變量)而發生顯著的變化。然而，只要保持必需的催化劑溫度，即使是對于稀薄氣體，使用氧化催化劑13B的催化反應也能夠實現大體上完全的反應，因此可以防止產生未燃燒的物質或中間體物質。
圖17示出了在實際操作中本設備工作特性的一個例子。由廢料產生的可燃性氣體的流量(圖中用實線示出)隨時間發生顯著的變化。然而，燃料供給流量是通過氧化催化劑13B的溫度進行分級控制的，而該溫度被保持在用于工作的必需且足夠的溫度范圍內。因此，探測和識別干餾氣體(多種組分的混合物)的量或類型對于保持廢氣清潔而言是不必要的。單是根據氧化催化劑13B的溫度來粗略控制燃料氣體就已經足夠了。
預期到廢料中有多種污染物質。尤其是氯化物(包括食鹽等)和鹵化物(包括塑料片等)的污染在大約300-700℃的溫度范圍內會產生有害的二惡英。
因此，將氧化催化劑13B的溫度保持在800℃或更高，二惡英就會熱分解，從而能防止釋放二惡英。由于熱交換部件14B的作用，在氧化催化劑13B的下游，溫度會迅速降低至300℃或更低，因此也可以防止由二惡英的分解氣體重新產生二惡英。上限溫度局限在氧化催化劑13B的耐熱溫度范圍內，通常為1000℃或更低。由于廢氣是清潔且完全氧化的，如有必要可以在氣體凈化部件9B的下游配備一個水冷卻的熱交換器將廢氣進一步冷卻至200℃或更低。
由于釋放出干餾氣體后的殘留物是碳化了的，并且其體積降低至初始體積的1/7或1/4，因此，即使當這些殘留物就這么處理掉時，也能實現體積的顯著降低。此外，這些殘留物可以用作土地改良材料和肥料，或者用于污水和污泥處理的吸附材料，以及固體燃料或還原處理材料。這樣，根據本發明，用常規方法難以處理的廢料可被再循環用作有用的原料。
(實施方案2)以下說明本發明的實施方案2。本實施方案的用于廢料處理的干餾設備具有與實施方案1用于廢料處理的干餾設備相類似的基本結構和操作方式。然而，在本實施方案中，對加熱爐1A內氣氛狀態的控制和向干餾氣體供給空氣的裝置不同于實施方案1。以下說明的主要著重點在于這些不同之處。
圖18是本實施方案用于廢料處理的干餾設備結構的示意圖。如圖18所示，在加熱爐1B入口和出口的每處附近配備用于供給氮氣的進氣管8B。進氣管8B供給氮氣的流量超過通過清掃管7B抽吸和排出的干餾氣體的流量。空氣供給管19B與燃料管15B一起連接在氣體凈化部件9B的上游處。
在這樣的結構中，在充滿氮氣的加熱爐1B內加熱廢料，由此防止了由于與加熱所產生的氣體的反應而導致點燃的危險。此外，抑制了在加熱爐1B內的氧化聚合反應，防止了二惡英的產生。由于此處產生的干餾氣體不含氧化反應所必需的空氣(氧氣)，因此供氣管19B在空氣凈化部件9B的上游強制將足夠流量的空氣與干餾氣體混合。這樣，干餾氣體成為了可燃性混合物，在氧化催化劑13B上可以發生氧化反應。空氣的供給流量必需超過加熱爐1B產生可燃性氣體的預計最大流量。因為對于與氧化催化劑13B的反應可以允許較寬范圍的可燃性氣體含量，所以不必根據燃燒狀態來細微地調節空氣的供給，可以恒定地過量供氣。
通過進氣管8B加入加熱爐1B的氣體是用來降低氧氣濃度的。因此，只要能夠滿足要求，不必使用純凈氣體(如氮氣)。例如，具有低氧氣含量的廢氣可以通過從排氣管10B回收而加以利用。這一結構簡單、經濟，并且不妨礙實現本發明的效果。
雖然在用于廢料處理的干餾設備的實施方案中都是使用電加熱來說明本發明的，但是顯然本發明不局限于此。還可以用以下的替換方案來實現本發明的效果。
加熱裝置可以使用管道氣燃料(如城市煤氣和丙烷氣體)或液態燃料(如煤油)的燃燒熱。為了使用燃燒熱，如有必要可加入一個供氣裝置(如鼓風機)以用于燃燒。在使用液態燃料的情況下，具體是在加熱裝置(即燃燒段)的上游加入一個用于汽化液態燃料的裝置。
關于氣體凈化部件9B中所裝的氧化催化劑13B的結構，本實施方案中使用了陶瓷蜂窩結構的基材。然而，本發明不局限于特定的催化劑材料和形狀，可包括例如燒結陶瓷和金屬；金屬蜂窩狀結構物或金屬織物；以及陶瓷纖維的編織物等。本發明還包括例如曲面形、圓柱形、波浪形等，以及平板形。催化劑的這些形狀可以根據材料的加工性和用途任意地加以選擇。關于催化劑的活性組分，本發明包括例如常用的鉑族貴金屬，如鉑、鈀和銠等；這些貴金屬的混合物；其它金屬及其氧化物；以及它們的混合物。催化劑的材料可以根據燃料的類型和使用條件任意地加以選擇。
由此，本發明的第五方面提供了一種用于廢料處理的設備，使用該種設備可以將含可燃性有機材料的廢料干餾和碳化，使其重量下降，使用該種設備還可以得到可廣泛用作再循環材料的碳化了的產物，其中所產生的干餾氣體通過氧化作用被完全凈化，變為清潔的廢氣。
權利要求
1.一種用于處理含金屬樹脂的干餾設備，該設備包括用于含金屬樹脂的加熱爐，加熱所述加熱爐的加熱裝置，用于在所述抽吸和除去加熱爐內的氣體的清除裝置；所述加熱裝置加熱所述的加熱爐，使所含的所述含金屬的樹脂失去其硬度；和所述的含金屬的樹脂被加熱，沒有發生燃燒，因為至少在所述含金屬的樹脂的周圍是缺氧的。
2.如權利要求1所述的用于處理含金屬的樹脂的干餾設備，其特征在于所述加熱裝置加熱所述的加熱爐，使所述含金屬的樹脂溫度保持在250℃或更高，所述含金屬的樹脂失去其硬度。
3.如權利要求2所述的用于處理含金屬的樹脂的干餾設備，其特征在于所述加熱裝置加熱所述的加熱爐，使所述含金屬的樹脂溫度保持在250℃或更高，但低于500℃，使所述含金屬的樹脂失去其硬度。
4.如權利要求1-3中任一權利要求所述的干餾設備，其特征在于所述加熱爐有至少一個打開部件，和該方法還包括將含金屬的樹脂傳送到所述加熱爐的傳送裝置。
5.如權利要求4所述的用于處理含金屬的樹脂的干餾設備，其特征在于所述打開部件有至少一個進口和一個開口，用于輸入和輸出所述的含金屬的樹脂，和所述傳送裝置將所述含金屬的樹脂從進口輸送通過所述加熱爐內部到所述出口。
6.如權利要求1-5中任一權利要求所述的用于處理含金屬的樹脂的干餾設備，其特征在于該設備還包括用于迅速冷卻在所述加熱爐內加熱的含金屬的樹脂的冷卻裝置，所述冷卻裝置位于所述加熱爐的附近。
7.如權利要求4-6中任一權利要求所述的用于處理含金屬的樹脂的干餾設備，其特征在于所述傳送裝置包括用于輸送含金屬的樹脂的支架；和所述支架至少在垂直于支架運動方向的平面包括抑制氣體擴散的壁，該壁的大小等于所述開口部分。
8.如權利要求4-7中任一權利要求所述的用于處理含金屬的樹脂的干餾設備，其特征在于該設備還包括位于所述開口部分附近，用于阻塞所述開口部分的敞開區域的柔性片；和用于冷卻所述柔性片的加熱介質通道。
9.如權利要求4-8中任一權利要求所述的用于處理含金屬的樹脂的干餾設備，其特征在于該設備還包括用于加壓并切碎通過所述開口部分從所述加熱爐輸出的含金屬的樹脂的加壓和切碎裝置。
10.如權利要求9所述的用于處理含金屬的樹脂的干餾設備，其特征在于所述加壓和切碎裝置包括用于冷卻所述加壓和切碎裝置本身的加熱介質通道。
11.如權利要求1-10中任一權利要求所述的用于處理含金屬的樹脂的干餾設備，其特征在于所述含金屬的樹脂含有阻燃劑。
12.如權利要求1-11中任一權利要求所述的用于處理含金屬的樹脂的干餾設備，其特征在于所述含金屬的樹脂是印刷線路板。
13.一種用于廢物處理的干餾設備，該設備包括用于包容和加熱投入其中的可燃性有機廢物的加熱爐；用于在預定溫度加熱所述加熱爐內部的加熱裝置；用于抽吸和除去在所述加熱爐內產生的干餾氣體的清除裝置；連接到所述清除裝置的上游和下游的氣體處理裝置，用于在其中包容氧化催化劑；連接在所述氣體處理裝置的上游，用于向所述氣體處理裝置內部提供燃料和/或空氣的供應燃料和/或空氣裝置；測量催化劑溫度的溫度測量裝置；用于根據由所述溫度測量裝置的測量信號測量的溫度，控制由至少所述的燃料供應裝置提供燃料和/或空氣速率的速率控制裝置。
14.如權利要求13所述的用于廢物處理的干餾設備，其特征在于所述可燃性有機廢物是印刷線路板。
15.如權利要求13所述的用于廢物處理的干餾設備，其特征在于所述燃料供應裝置由所述的速率控制裝置控制，使所述氣體處理裝置中的所述氧化催化劑的溫度保持在800℃或更高。
16.如權利要求15所述的用于廢物處理的干餾設備，其特征在于由所述速率控制裝置控制所述燃料和/或空氣供應裝置，使所述所述氧化催化劑的溫度保持不超過依據其耐熱溫度定出的上限溫度。
17.如權利要求13或15所述的用于廢物處理的干餾設備，其特征在于所述加熱爐至少在進口處有開口，該設備還包括用于傳送輸入的廢物，移動通過所述加熱爐的傳送裝置；用于向所述加熱爐提供比所述清除裝置清除和除去的干餾氣體數量更多的貧氧氣體的進氣裝置；和向所述氣體處理裝置提供空氣的空氣供應裝置。
18.如權利要求17所述的用于廢物處理的干餾裝置，其特征在于空氣與所述燃料混合后供給所述氣體處理裝置。
19.如權利要求13、15或17中任一權利要求所述的用于廢物處理的干餾設備，其特征在于該設備包括的構造使從所述加熱爐抽吸和除去的干餾氣體通過所述氣體處理裝置的高溫廢氣通道進行熱交換。
全文摘要
一種用于處理含金屬樹脂的干餾設備，該設備包括用于含金屬樹脂的加熱爐，加熱所述加熱爐的加熱裝置，用于在所述抽吸和除去加熱爐內的氣體的清除裝置；所述加熱裝置加熱所述的加熱爐，使所含的所述含金屬的樹脂失去其硬度；和所述的含金屬的樹脂被加熱，沒有發生燃燒，因為至少在所述含金屬的樹脂的周圍是缺氧的。
文檔編號B29B17/02GK1433851SQ0310438
公開日2003年8月6日 申請日期2003年2月10日 優先權日1998年12月11日
發明者上野貴由, 中島啟造, 鈴木正明, 大西宏, 寺田貴彥, 川崎良隆, 川上哲司 申請人:松下電器產業株式會社