專利名稱：一種復雜組分電子垃圾回收利用的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及環境工程技術領域，尤其涉及一種對復雜組分電子垃圾的無機填料和 銅、鋁等金屬進行分離回收利用的裝置與方法。
背景技術：
伴隨著信息科技日新月異的發展，電子產品的數量急劇增加而且使用周期不斷 縮短，電子廢棄物的產生和處理處置在世界范圍內受到廣泛關注。電子廢棄物(Waste Electrical and Electronic Equipment，WEEE)也被禾爾作電子垃圾(Electronic Waste)， 包括各種廢舊電腦、通訊設備、電視機和電冰箱等家用電器以及淘汰的精密電子儀器儀表 等。據美國環保局(EPA)報告指出，2005年美國的電子廢棄物達到263萬噸，占美國城市生 活垃圾總量的1. 1%，其中只有12. 6%被回收再利用。據統計，我國電子產品市場總規模已達1萬億元，2007年我國電冰箱的社會保有 量為2. 48億臺，洗衣機約2. 87億臺，電視機約5. 74億臺，每年將以電冰箱700萬臺、洗衣 機750萬臺、電視機1500萬臺以上的速度更新。另據保守的預測，我國電腦的保有量也有 近1. 09億臺，每年將有677萬臺需要更新。電子垃圾通常含有20 50%的金屬，塑料/橡 膠等可燃物10 25%，玻璃等其他無機物15 30%左右。目前電子垃圾的常見回收方法 大致可以分為火法冶煉、濕法浸出、機械分離等幾大類。專利CN200910264657. 8公開了一種廢舊家電無害化資源化回收方法，采用拆解 和分類，對分類得到的物品根據種類不同分別進行直接回收、無害化處理、酸浸等方法進行 處理。可對CRT玻璃，氟利昂CFC，金屬等進行回收。但該方法并不能實現電子垃圾的徹底 回收，還需要相應的后續處理。同時該方法也不適用于組成和結構復雜的電子垃圾。以上專利均未涉及采用熱化學熱解法分離與回收復雜組分電子垃圾中的無機填 料和金屬以及污染物的脫除。
發明內容
本發明的目的在于提供克服現有技術對電子垃圾處理污染嚴重資源利用率，處理 效率較低的技術問題，提供一種基于熱化學轉化原理、采用熱解與污染物脫出相結合，充分 利用電子垃圾中的能量資源，回收無機填料和銅、鋁等金屬的方法及裝置。為實現以上目的，本發明采取了以下的技術方案一種復雜組分電子垃圾回收利 用方法，包括如下步驟(1)電子垃圾熱解電子垃圾經破碎后送入流化床內600 800°C熱解，得到熱解 固體殘渣和含有大量焦油的氣體產物；(2)固體產物回收熱解固體殘渣在流化床內與床料摩擦，金屬和無機填料被分 離開，無機填料隨氣體帶出流化床并被分離出來，金屬從流化床底部排出，進一步分離回收 利用；(3)污染物脫除在步驟(1)中產生的氣體產物在通入的吸收劑作用下脫除氣體中的含溴污染物，同時氣體產物中的揮發性金屬蒸汽在流化床內進行高溫熱吸附劑顆粒表 面冷凝沉積并吸附下來；氣體產物和吸附劑顆粒被分離開，分離后的氣體產物在通入的氧 化劑作用下高溫燃燒；部分高溫煙氣通入流化床中作為熱解熱源。本發明復雜組分電子垃圾回收利用的方法針對電子垃圾中大多含有含溴阻燃劑 (BFRs)，在燃燒過程中會釋放有毒HBr及有機含溴污染物，煙氣也會帶出部分有毒重金屬， 提出采用先高溫熱解，再吸收污染物，最后高溫焚燒的處理方案。在流化床內對電子垃圾進 行熱解，同時利用流化床內的床料劇烈摩擦，使熱解固體殘渣中的無機填料和金屬(主要 是銅、鋁等金屬)在流化床內分離開，無機填料隨氣體產物流出流化床，金屬聚集在流化床 底部，并從底部排出。氣體產物中含有一定量的焦油。氣體產物中的含溴污染物(主要是 HBr)在噴入的吸收劑作用下被吸收，同時氣體產物中的金屬蒸汽(主要是鉛、汞等低沸點 金屬)也冷卻凝結并吸附在固體顆粒上，噴入的吸收劑顆粒、隨氣體流出流化床的無機填 料顆粒通過分離裝置與氣體產物分離開；最終氣體產物在燃燒器內充分高溫燃燒，氣體產 物中的有機污染物被徹底破壞。流化床的床料一般都是使用SiO2,，少量的高溫流化床會使用MgO，極少的有其他 特殊目的地情況下會使用其他床料。流化床工作時，床料會像液體一樣在流化床內懸浮，并 劇烈的上下運動。床料會像液體一樣沖刷熱解固體產物。電子垃圾的金屬一般是通過焊接 或者電鍍的方法固定在電子垃圾的表面。電鍍在表面的金屬，由于熱解后有機物被分解掉， 金屬與無機填料的接觸不緊密很容易分離，焊接在電子垃圾表面的金屬由于熱解溫度遠高 于常規焊接的溫度(錫焊的焊接溫度一般都低于500°C )，焊料融化以后很容易就會分離。 在床料的摩擦(類似于洗衣機里面水對衣服的沖洗)下，無機填料與金屬分離，較輕的無機 填料被氣流吹出流化床，較重的金屬沉積在流化床底部。所述吸收劑為粉末狀CaO或Ca (OH) 2或CaO與Ca (OH) 2的混合物。本發明還提供了一種復雜組分電子垃圾回收利用的裝置，包括用于對電子垃圾熱 解的流化床、旋風分離器、旋流燃燒器；在流化床中下部設有進料裝置；流化床底部內設有 布風板，緊靠布風板上部設有固體產物出口，固體產物出口的管道內安裝有星型卸料閥，布 風板下方的流化床內設有流化氣進口 ；流化床上部設有氣體產物出口，氣體產物出口通過 管道與旋風分離器的氣體進口相連，旋風分離器上部與氣體進口相對的一側設有吸收劑進 口，旋風分離器頂部設有氣體出口，底部設有固體產物出口 ；氣體出口通過管道與旋流燃燒 器的可燃氣體進口相連，所述旋流燃燒器一端上還設有氧化劑進口，及煙氣出口。所述進料裝置包括與所述流化床連接的螺旋進料器，以及設置在螺旋進料器上的 料斗。所述布風板采用傾斜布置，布風板與流化床側壁間的夾角在100° 135°之間。 可以保證聚集在流化床底部的金屬可以在自身重力作用下，從固體產物出口流出。所述氣體進口和吸收劑進口處于同一水平面上，沿周向對稱布置；所述可燃氣進 口和氧化劑進口處于同一水平面上，沿周向對稱布置。所述氣體進口和吸收劑進口為多個，在不同的水平面上布置；所述可燃氣進口和 氧化劑進口為多個，在不同的截面上布置。可以在旋風分離器內形成穩定的旋流流場，增加 吸收劑和氣體的接觸時間，提高吸收和分離效率；促進氧化劑和可燃氣的混合，利于形成穩 定的燃燒火焰，同時采用旋流燃燒器可以在較小的空間內，保證氣體停留時間，促使氣體產物中的焦油充分裂解。所述旋流燃燒器內空氣和氣體產物的當量比為1. 0 1. 2。使可燃氣完全燃燒，以 產生高溫煙氣。所述流化床的流化氣和熱解熱源為從煙氣出口流出的高溫煙氣。高溫煙氣循環利 用，有效節約了能源，提供了工作效率。本發明與現有技術相比，具有如下優點1.采用熱解焚燒的方式回收電子垃圾中的無機填料及金屬，原料適應性強。2.通過高溫裂解和吸收劑吸收等手段相結合脫除煙氣中的有害物質，處理環境污 染小。3.利用電子垃圾中自身還有的少量有機物的熱能來實現電子垃圾的自供熱處理， 處理成本低。4.該發明結構簡單、緊湊、易于放大。
圖1為本發明復雜組分電子垃圾回收利用裝置主視圖；圖2為本發明復雜組分電子垃圾回收利用裝置A-A視圖；圖3為本發明復雜組分電子垃圾回收利用裝置B-B視圖；附圖標記說明1-流化床，2-旋風分離器，3-旋流燃燒器，4-料斗，5-螺旋進料 器，6-布風板，7-星型卸料閥，8-流化氣進口，9-固體產物出口，10-氣體產物出口，11-氣 體進口，12-吸收劑進口，13-固體產物出口，14-氣體出口，15-可燃氣進口，16-氧化劑進 口，17-煙氣出口。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明內容做進一步詳細說明。實施例一種復雜組分電子垃圾回收利用的方法，包括如下步驟(1)電子垃圾熱解電子垃圾經破碎后送入流化床內熱解，得到熱解固體殘渣和 含有大量焦油的氣體產物；流化床內的熱解溫度在600 800°C之間；(2)固體產物回收熱解固體殘渣在流化床內與床料摩擦，金屬和無機填料被分 離開，無機填料隨氣體帶出流化床并被分離出來，金屬從流化床底部排出，進一步分離回收 利用；(3)污染物脫除在步驟(1)中產生的氣體產物在通入的吸收劑作用下脫除氣體 中的含溴污染物，同時氣體產物中的揮發性金屬蒸汽在流化床內進行高溫熱吸附劑顆粒表 面冷凝沉積并吸附下來；氣體產物和吸附劑顆粒被分離開，分離后的氣體產物在通入的氧 化劑作用下高溫燃燒；部分高溫煙氣通入流化床中作為熱解熱源。吸收劑可采用粉末狀CaO或Ca (OH) 2或CaO與Ca (OH) 2的混合物。請參閱圖1到圖3所示，一種復雜組分電子垃圾回收利用的裝置，包括用于對電子 垃圾熱解的流化床1、旋風分離器2、旋流燃燒器3 ；在流化床1中下部設有進料裝置，進料 裝置包括與流化床1連接的螺旋進料器5，以及設置在螺旋進料器5上的料斗4 ；流化床1底部內設有布風板6，緊靠布風板6上部設有固體產物出口 9，固體產物出口 9的管道內安 裝有星型卸料閥7，布風板6下方的流化床1內設有流化氣進口 8 ；流化床1上部設有氣體 產物出口 10，氣體產物出口 10通過管道與旋風分離器2的氣體進口 11相連，旋風分離器2 上部與氣體進口 11相對的一側設有吸收劑進口 12，旋風分離器2頂部設有氣體出口 14，底 部設有固體產物出口 13;氣體出口 14通過管道與旋流燃燒器3的可燃氣體進口 15相連， 旋流燃燒器3—端上還設有氧化劑進口 16，及煙氣出口。布風板6采用傾斜布置，布風板6與流化床1側壁間的夾角在120°。氣體進口 11和吸收劑進口 12可以如圖2A-A視圖所示一組氣體進口和吸收劑進 口在同一水平面上，沿周向對稱布置；或者有多組的氣體進口和吸收劑進口在不同的水平 面上布置，可以在旋風分離器內形成穩定的旋流流場，增加吸收劑和氣體的接觸時間，提高 吸收和分離效率；可燃氣進口 15和氧化劑進口 16可以如圖3B-B視圖所示一組可燃氣進口和氧化 劑進口在同一截面，沿周向對稱布置。或者有多組的氣體進口和吸收劑進口在不同的截面 上布置，可以形成穩定的流場，促進氧化劑和可燃氣的混合，利于形成穩定的燃燒火焰，同 時采用旋流燃燒器可以在較小的空間內，保證氣體停留時間，促使氣體產物中的焦油充分裂解。本發明的具體運行過程如下電子垃圾經破碎后通過螺旋進料器5送入流化床1， 在流化床1內700°C下熱解，得到熱解固體殘渣和含有大量焦油的氣體產物；熱解固體殘渣 在流化床1內經床料摩擦，金屬和無機填料得到分離，金屬最終從流化床底部排出，進行回 收利用；無機填料隨氣體產物流出流化床1，并在旋風分離器2中被分離出來；氣體產物先 進入旋風分離器2在吸收劑進口 12噴入的CaO粉末作用下，氣體產物中的酸性含溴污染物 HBr被吸收，同時氣體產物中的金屬蒸汽(主要是鉛、汞)被冷凝吸附在吸收劑表面；氣體 產物和固體顆粒(吸收劑和無機填料)被旋風分離器2分離，無機填料經過進一步處理，得 到回收利用；氣體產物進入旋流燃燒器3，在從氧化劑進口 16通入的空氣作用下在旋流燃 燒器內高溫充分燃燒，氣體產物中的焦油被徹底轉化。部分；高溫煙氣被引入流化床1，用 作流化床的熱解熱源。上列詳細說明是針對本發明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發 明的專利范圍，凡未脫離本發明所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。
權利要求
一種復雜組分電子垃圾回收利用的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)電子垃圾熱解電子垃圾經破碎后送入流化床內600～800℃熱解，得到熱解固體殘渣和含有大量焦油的氣體產物；(2)固體產物回收熱解固體殘渣在流化床內與床料摩擦，金屬和無機填料被分離開，無機填料隨氣體帶出流化床并被分離出來，金屬從流化床底部排出，進一步分離回收利用；(3)污染物脫除在步驟(1)中產生的氣體產物在通入的吸收劑作用下脫除氣體中的含溴污染物，同時氣體產物中的揮發性金屬蒸汽在流化床內進行高溫熱吸附劑顆粒表面冷凝沉積并吸附下來；氣體產物和吸附劑顆粒被分離開，分離后的氣體產物在通入的氧化劑作用下高溫燃燒；部分高溫煙氣通入流化床中作為熱解熱源。
2.如權利要求1所述的復雜組分電子垃圾回收利用的方法，其特征在于所述吸收劑 為粉末狀CaO或Ca (OH) 2或CaO與Ca (OH) 2的混合物。
3.一種復雜組分電子垃圾回收利用的裝置，其特征在于包括用于對電子垃圾熱解的 流化床(1)、旋風分離器(2)、旋流燃燒器(3)；在流化床(1)中下部設有進料裝置；流化床 (1)底部內設有布風板(6)，緊靠布風板(6)上部設有固體產物出口(9)，固體產物出口(9) 的管道內安裝有星型卸料閥(7)，布風板(6)下方的流化床(1)內設有流化氣進口(8)；流 化床(1)上部設有氣體產物出口(10)，氣體產物出口(10)通過管道與旋風分離器(2)的氣 體進口(11)相連，旋風分離器(2)上部與氣體進口(11)相對的一側設有吸收劑進口(12)， 旋風分離器(2)頂部設有氣體出口(14)，底部設有固體產物出口(13)；氣體出口(14)通過 管道與旋流燃燒器(3)的可燃氣體進口(15)相連，所述旋流燃燒器(3) —端上還設有氧化 劑進口 (16)及煙氣出口(17)。
4.如權利要求3所述的復雜組分電子垃圾回收利用的裝置，其特征在于所述進料裝置包括與所述流化床(1)連接的螺旋進料器(5)，以及設置在螺旋進料器(5)上的料斗 ⑷。
5.如權利要求3所述的復雜組分電子垃圾回收利用的裝置，其特征在于所述布風板 (6)采用傾斜布置，布風板(6)與流化床⑴側壁間的夾角在100° 135°之間。
6.如權利要求3所述的復雜組分電子垃圾回收利用的裝置，其特征在于所述氣體進 口(11)和吸收劑進口(12)處于同一水平面上，沿周向對稱布置；所述可燃氣進口(15)和 氧化劑進口(16)處于同一水平面上，沿周向對稱布置。
7.如權利要求3所述的復雜組分電子垃圾回收利用的裝置，其特征在于所述氣體進 口(11)和吸收劑進口(12)為多個，在不同的水平面上布置；所述可燃氣進口(15)和氧化 劑進口(16)為多個，在不同的截面上布置。
8.如權利要求3所述的復雜組分電子垃圾回收利用的裝置，其特征在于所述旋流燃 燒器(3)內空氣和氣體產物的當量比為1. 0 1. 2。
9.如權利要求3所述的復雜組分電子垃圾回收利用的裝置，其特征在于所述流化床 (1)的流化氣和熱解熱源為從煙氣出口(17)流出的高溫煙氣。
全文摘要
本發明公開了一種復雜組分電子垃圾回收利用方法及裝置，包括如下步驟電子垃圾熱解電子垃圾經破碎后送入流化床內熱解，得到熱解固體殘渣和含有大量焦油的氣體產物；固體產物回收熱解固體殘渣在流化床內與床料摩擦，金屬和無機填料被分離開，無機填料隨氣體帶出流化床并被分離出來，金屬從流化床底部排出，進一步分離回收利用；污染物脫除在步驟(1)中產生的氣體產物在通入的吸收劑作用下脫除氣體中的含溴污染物，同時氣體產物中的揮發性金屬蒸汽在流化床內進行高溫熱吸附劑顆粒表面冷凝沉積并吸附下來；氣體產物和吸附劑顆粒被分離開，分離后的氣體產物在通入的氧化劑作用下高溫燃燒；部分高溫煙氣通入流化床中作為熱解熱源。
文檔編號B09B3/00GK101898196SQ201010237019
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月23日 優先權日2010年7月23日
發明者李海濱, 王小波, 趙增立, 陳勇 申請人:中國科學院廣州能源研究所