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从废弃 电子线路板颗粒中分步回收有价金属的方法及装置

阅读：937发布：2024-02-26

专利汇可以提供从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的方法及装置。废弃电子线路板中包含多种金属，且多以单质或合金状态存在。采用超重力技术在不同的温度下可将熔融态的金属从线路板颗粒中逐步分离，以达到分别回收不同金属的目的。本发明分别在不同温度(T＝200～300℃，330～430℃，700～900℃，1100～1300℃)条件下，通过控制重力系数(G＝50～1000)和分离时间(t＝2～20min)等条件，逐步得到锡基合金、铅基合金、锌铝铜合金、粗铜，并将线路板中的金、银、铂、钯等贵金属富集于残渣中。本发明不仅能够快速高效地分离出不同金属或合金，并获得贵金属富集的残渣，而且工艺简单，成本低廉，为实现从电子废弃物中提取、富集有价金属元素提供了一种高效的方法。，下面是从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将废弃电子线路板颗粒料由加料斗输入旋转离心超重力分离反应器中，采用微波加热，保持加热温度在200～300℃，开启旋转离心超重力分离反应器变频电机使旋转离心超重力分离反应器转动，控制炉料离心重力系数为50～1000，经过2～20min分离，产物从多孔过滤板分离出来，得到锡基合金液；
2)将步骤1)分离后的1#电子线路板颗粒余料继续加热，使保持温度在330～430℃，重复步骤1)离心操作，得到铅基合金液；
3)将步骤2)分离后的2#电子线路板颗粒余料继续加热，使保持温度在700～900℃，重复步骤1)操作离心，得到锌铝铜合金液；
4)将步骤3)分离后的3#电子线路板颗粒余料继续加热，使保持温度在1100～1300℃，重复步骤1)离心操作，得到粗铜液；
5)将步骤4)中分离后的4#电子线路板颗粒余料倒出即为贵金属富集料。
2.根据权利要求1所述从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的方法，其特征在于旋转离心超重力系数大于50。
3.根据权利要求1所述从废弃电脑线路板颗粒中分步回收有价金属的方法，其特征在于，步骤1)～4)为连续操作，或者是间歇操作，步骤可分为更多步或合并减少步骤。
4.一种从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的装置，其特征在于利用微波加热的旋转离心超重力分离装置实现分步回收，装置由给料系统、移动式微波加热系统、烟气处理系统、旋转离心超重力分离反应器、移动式金属液接收器、旋转离心超重力分离反应器驱动平台组成，其中旋转离心超重力分离反应器(10)装有过滤板(11)，过滤板(11)安装在旋转离心超重力分离反应器(10)的直径最大位置上，采用移动式的微波发生器(5)给旋转离心超重力分离反应器内物料加热，采用移动组合式筒形金属液接收器(14)收集金属液。
5.如权利要求4所述从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的装置，其特征在于给料系统：布置在高位平台(4)的给料系统，主要由加料斗(1)、螺旋给料杆(2)、变频电机(3)组成；储存在加料斗(1)中的颗粒状电子废弃物原料，在旋转的螺旋给料杆(2)的作用下，进入烟道管(7)，在重力作用下落入旋转离心超重力分离反应器(10)。
6.如权利要求4所述从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的装置，其特征在于移动式微波加热系统中配置了可升降移动的微波发生器(5)，微波发生器的环形导波管与旋转离心超重力分离反应器(10)用滑动导电密封环(6)连接，不仅可以防止微波泄漏，而且在旋转离心超重力分离反应器旋转条件下仍可连续进行微波加热；移动式微波发生器与安装在旋转离心超重力分离反应器上的热电偶(9)或红外测温传感器通过安装在滑动密封环上导电环相连，实现对旋转离心超重力分离反应器内温度控制的信息传递；微波发生器是一个中空环形布置微波发生头的装置，微波通过环形导波管输出，烟道管(7)穿过微波发生器(5)与旋转离心超重力分离反应器(10)相连。
7.如权利要求4所述从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的装置，其特征在于烟气处理系统中废气导出管(7)穿过微波发生器(5)，并与环形微波导出管滑动连接，将旋转离心超重力分离反应器(10)产生的尾气导入尾气处理塔(8)进行净化处理。废气导气管(7)与螺旋给料杆(2)相连，电子废弃物原料通过废气导气管进入旋转离心超重力分离反应器(10)。
8.如权利要求4所述从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的装置，其特征在于所述旋转离心超重力分离反应器外壳材质为不锈钢或普通钢材质，内壳为耐热钢材质，内壳内侧为耐火材料层；在旋转离心超重力分离反应器内径最大圆周上对称安装若干多孔过滤板(11)，高温下熔化的金属液在离心超重力作用下，通过过滤板流出腔体，而未熔化的颗粒料不能通过过滤板，过滤板可更换，其材质为耐高温金属网或多孔碳纤维毡或多孔陶瓷板；电子废弃物颗粒料从旋转离心超重力分离反应器顶部的加料斗(1)加入；旋转离心超重力分离反应器上装有热电偶(9)或红外测温传感器，并与微波发生器相连，测定和控制旋转离心超重力分离反应器内的温度；旋转离心超重力分离反应器底侧对称安装两个残渣卸料口(12)，用于排泄旋转离心超重力分离反应器内的残渣；旋转离心超重力分离反应器(10)座落在底层支撑平台(17)的轴承(19)上，通过旋转离心超重力分离反应器变频电机(18)驱动转轴(13)实现旋转离心超重力分离反应器的旋转。
9.如权利要求4所述从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的装置，其特征在于所述移动式的金属液接收器由两个半圆筒(14)对接组成，用于收集从旋转离心超重力分离反应器内分离出的金属液；收集金属液时，通过导轨将两个半圆筒对接，在旋转离心超重力分离反应器卸料或维修时，将两个半圆筒分开。半圆筒的底端为金属液接收槽，由旋转离心超重力分离反应器分离出的金属液经筒壁富集到接收槽内，每个半圆筒的金属液接收槽底端开有一个排料口，金属液或凝固的金属颗粒经由排料口流入金属储罐(15)；金属液接收器采用夹层保温结构，夹层为耐火保温材料，外壳材质为不锈钢或普通钢材质，内壳为耐热钢材质，内壳内侧为耐火材料层。
10.如权利要求4所述从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的装置，其特征在于所述旋转离心超重力分离反应器驱动平台由固定在低位地基平台(16)上的钢结构旋转离心超重力分离反应器支撑平台(17)、旋转离心超重力分离反应器变频电机(18)组成，在旋转离心超重力分离反应器支撑平台上安装了环形轴承(19)，旋转离心超重力分离反应器(10)座落在支撑平台的环形轴承(19)上，旋转离心超重力分离反应器变频电机(18)与旋转离心超重力分离反应器(10)底端转轴(13)通过皮带或齿轮(20)相连，改变旋转离心超重力分离反应器变频电机转速可控制旋转离心超重力分离反应器内物料的超重力系数；在支撑平台上设有两个对称的尾渣接收器(21)，旋转离心超重力分离反应器(10)内的残渣或原料通过残渣卸料口(12)流入尾渣接收器(21)，然后通过尾渣接收器(21)的底孔和支撑平台的孔流入尾渣储罐(22)中。

说明书全文

从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明属于废弃电子电器产品资源回收与再利用技术领域，具体地，本发明涉及一种从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的方法。

背景技术

[0002] 随着电子工业和信息高科技产业的迅猛发展，电子产品的更新换代和使用周期越来越短，大量的电子产品遭到丢弃，形成了大量的电子废弃物。电子废弃物特别是线路板中含有大量的有毒有害物质如重金属铅、汞、镉、铬等元素，如果处理不当，将对生态环境和人类健康构成极大的威胁。因此，电子废弃线路板中的金属回收成为亟待解决的问题。

[0003] 目前，废旧线路板中金属的回收方法主要有火法冶金、湿法冶金、物理方法。传统的火法冶金和湿法冶金技术发展成熟、应用广，但也存在诸多问题，如污染严重，流程长，成本高，废酸废液多，已难适应当今社会资源回收和环境保护的要求。物理方法是发展最早、应用最广泛的电子废弃物分离回收方法，它是根据线路板中各物质密度、粒度、导磁、导电特性等差异，采用包括重力场分离、磁力场分离、电力场分离、浮选分离等方法进行材料回收。超重力分离作为一种物理方法，是在重力场条件下，根据不同物质密度和熔点的差异，进行选择性分离，从而快速实现回收的目的。超重力分离技术不仅能够快速和高效地富集、分离金属，而且该技术在实验过程中具有劳动强度小，环境条件良好，设备小，能耗和成本低，容易规模化生产等优势，是一种极具潜力的分离工艺。

发明内容

[0004] 废旧电子线路板中含有多种金属，且大部分金属是以单质或合金状态存在的。本发明利用电子线路板中各金属熔点的不同，采用超重力分离技术能够快速且高效地逐步分离出不同金属含量的锡基合金、铅基合金、锌铝合金、粗铜和贵金属富集渣，从而实现废弃资源的高效回收利用。本发明的目的在于提供上述工艺方法及关键装置。

[0005] 一种从废弃电子线路板颗粒中分步回收有价金属的装置，其特征在于利用微波加热的旋转离心超重力装置实现分布回收，装置由给料系统、移动式微波加热系统、烟气处理系统、旋转离心超重力分离反应器、移动式金属液接收器、旋转离心超重力分离反应器驱动平台组成，其中旋转离心超重力分离反应器装有过滤板，过滤板安装在旋转离心超重力分离反应器的直径最大位置上，采用移动式微波发生器给旋转离心超重力分离反应器内物料加热，采用移动组合式筒形金属液接收器收集金属液。

[0006] 采用微波加热物料的旋转离心超重力分离装置(附图2)回收电子废弃物颗粒中的多种金属，其装置设备特点为：

[0007] 1.给料系统：布置在高位平台的给料系统，主要由加料斗、螺旋给料杆、变频电机组成。储存在加料斗中的颗粒状电子废弃物原料，在旋转的螺旋给料杆的作用下，进入烟道管，在重力作用下落入旋转离心超重力分离反应器。

[0008] 2.移动式微波加热系统：为了给旋转离心超重力分离反应器内电子废弃物原料加热，配置了可升降移动的微波发生器，微波发生器的环形导波管与旋转离心超重力分离反应器用滑动导电密封环连接，不仅可以防止微波泄漏，而且在旋转离心超重力分离反应器旋转条件下仍可连续进行微波加热。微波发生器与安装在旋转离心超重力分离反应器上的热电偶或红外测温传感器通过安装在滑动密封环上导电环相连，实现对旋转离心超重力分离反应器内温度控制的信息传递。微波发生器是一个中空环形布置微波发生头的装置，微波通过环形导波管输出，烟道管穿过微波发生器与旋转离心超重力分离反应器相连。

[0009] 3.烟气处理系统：电子废弃物含有部分有机材料，在加热时热分解产生有毒气体，需要经过净化处理才能排放。废气导出管穿过微波发生器，并与环形微波导出管滑动连接，将旋转离心超重力分离反应器产生的尾气导入尾气处理塔进行净化处理。废气导气管与螺旋给料杆相连，电子废弃物原料通过废气导气管进入旋转离心超重力分离反应器。

[0010] 4.旋转离心超重力分离反应器：外壳材质为不锈钢或普通钢材质，内壳为耐热钢材质，内壳内侧为耐火材料层。在旋转离心超重力分离反应器腔体内径最大圆周上对称安装若干多孔过滤板，高温下熔化的金属液在离心超重力作用下，通过过滤板流出旋转离心超重力分离反应器，而未熔化的颗粒料不能通过过滤板，过滤板可更换，其材质为耐高温金属网或多孔碳纤维毡或多孔陶瓷板。电子废弃物颗粒料从旋转离心超重力分离反应器顶部的加料斗加入。旋转离心超重力分离反应器上装有热电偶或红外测温传感器，并与微波发生器相连，测定和控制旋转离心超重力分离反应器内的温度。旋转离心超重力分离反应器底侧对称安装两个残渣卸料口，用于排泄旋转离心超重力分离反应器内的残渣。旋转离心超重力分离反应器座落在底层支撑平台的环形轴承上，通过旋转离心超重力分离反应器变频电机驱动转轴实现旋转离心超重力分离反应器的旋转。

[0011] 5.移动式金属液接收器：移动式金属液接收器由两个半圆筒对接组成，用于收集从旋转离心超重力分离反应器内分离出的金属液。收集金属液时，通过导轨将两个半圆筒对接，在旋转离心超重力分离反应器卸料或维修时，将两个半圆筒分开。半圆筒的底端为金属液接收槽，由旋转离心超重力分离反应器分离出的金属液经筒壁富集到接收槽内，每个半圆筒的金属液接收槽底端开有一个排料口，金属液或凝固的金属颗粒经由排料口流入金属液储罐。移动式金属液接收器采用夹层保温结构，夹层为耐火保温材料，外壳材质为不锈钢或普通钢材质，内壳为耐热钢材质，内壳内侧为耐火材料层。

[0012] 6.旋转离心超重力分离反应器驱动平台：主要由固定在低位地基平台上的钢结构的旋转离心超重力分离反应器支撑平台、旋转离心超重力分离反应器变频电机组成，在支撑平台上安装了环形轴承，旋转离心超重力分离反应器座落在支撑平台的环形轴承上，旋转离心超重力分离反应器变频电机与旋转离心超重力分离反应器底端转轴通过皮带或齿轮相连，改变旋转离心超重力分离反应器变频电机转速可控制旋转离心超重力分离反应器内物料的超重力系数。在支撑平台上设有两个对称的尾渣接收器，旋转离心超重力分离反应器内的残渣或原料通过残渣卸料口流入尾渣接收器，然后通过尾渣接收器的底孔和支撑平台的孔流入尾渣储灌中。

[0013] 工艺方法实施步骤包括：

[0014] 1)将废弃电子线路板颗粒料由加料斗装入旋转离心超重力分离反应器，开启微波发生器加热旋转离心超重力分离反应器内原料，使温度保持在200～300℃，启动旋转离心超重力分离反应器变频电机，使旋转离心超重力分离反应器内颗粒料的离心超重力系数控制在50～1000，熔融的锡基合金液经过滤网从旋转离心超重力分离反应器中流出，并被旋转离心超重力分离反应器中外部的金属液接收器收集，得到锡基合金液，离心旋转时间一般控制在2～20min,重力系数越大、温度越高，所需离心旋转时间越少。锡基合金液从金属液接收器的底端流入金属液储罐，然后可铸锭，用作其他金属加工原料。

[0015] 2)将步骤1)离心分离后旋转离心超重力分离反应器中的1#电子线路板颗粒余料继续加热至330～430℃，进一步进行离心分离，可得到铅基合金液。超重力系数和离心旋转时间控制与步骤1)类似。

[0016] 3)将步骤2)离心分离后旋转离心超重力分离反应器中的2#电子线路板颗粒余料继续加热至700～900℃，继续进行离心分离，可得到锌铝铜合金液。超重力系数和离心旋转时间控制与步骤1)类似。

[0017] 4)将步骤3)中离心分离后旋转离心超重力分离反应器中的3#电子线路板颗粒余料继续加热至1100～1300℃，继续进行离心分离，可得到粗铜液。重力系数和离心旋转时间控制与步骤1)类似。

[0018] 5)停止离心分离操作，将由两个半圆筒形组成的移动式金属液接收器移开，打开旋转离心超重力分离反应器的残渣卸料口，将步骤4)离心分离后的4#电子线路板颗粒残渣排出，然后关闭残渣卸料口，即可进行下一批次的废弃电子线路板颗粒料处理。废弃电子线路板中的铂、钯、金、银等贵金属主要富集于4#电子线路板残渣中，4#电子线路板残渣可作为原料用于回收其中贵重金属。

附图说明

[0019] 图1为旋转离心超重力分步回收电子线路板颗粒中有价金属原则流程图[0020] 图2为旋转离心超重力分离装置示意图。

[0021] 图标号：1.加料斗，2.螺旋给料杆，3.变频电机，4.高位平台，5.微波发生器，6.滑动导电密封环，7.烟道管，8.尾气处理塔，9.热电偶，10.旋转离心超重力分离反应器，11.多孔滤板，12.残渣卸料口，13.转轴，14.金属液接收器，15.金属液储罐，16.低位地基平台，17.旋转离心超重力分离反应器支撑平台，18.旋转离心超重力分离反应器变频电机，19.环形轴承，20.齿轮，21.尾渣接收器，22.尾渣储罐

[0022] 实施例1

[0023] 将重量为3.0kg的废弃电脑线路板颗粒料装入到外径为250mm内衬陶瓷的耐高温合金外壳筒形旋转离心超重力分离反应器中，用内置电加热棒加热到280℃，并保温10min，调节电动机转速，使旋转离心超重力分离反应器半径最大处的重力系数达到500，旋转分离10min，分离出的金属是以锡为主的锡铅合金，总重量122.5g。试验后取样分析，合金中锡铅的含量达到98.8％，锡铅质量比为2.49。

[0024] 继续将分离后的1#线路板余料升温到400℃，保温10min，调节电动机转速，使旋转离心超重力分离反应器半径最大处的重力系数达到600，旋转分离5min，分离出的金属是以铅为主的铅锡合金,总重量44.6g。试验后取样分析，合金中铅锡的含量达到95.7％，铅锡质量比为0.55。

[0025] 继续将分离后的2#线路板余料升温到800℃，保温15min，调节电动机转速，使旋转离心超重力分离反应器半径最大处的重力系数达到700，旋转分离5min，分离出的金属为锌铝铜合金,总重量317.6g。试验后取样分析，合金中锌铝铜的含量达到93.2％,化学分析后计算得到锌、铝、铜重量分别为101g、16.9g和178g。

[0026] 继续将分离后的3#线路板余料升温到1200℃，保温20min，调节电动机转速，使旋转离心超重力分离反应器半径最大处的重力系数达到800，旋转分离10min，分离出的金属为粗铜,总重量1401.2g。试验后取样分析，铜的纯度达到87.8％，可用作精炼铜的原料。该步骤金属铜的回收率为77.8％。

[0027] 经过上述四步的分离回收，原料中的锡、铅、铝、锌、铜金属总回收率分别达到了85.3％、86.5％、86.2％、86.3％、89％。最后将分离后的4#线路板余料(即残渣)称重，重量为695.1g，残渣主要由金属铁、线路板制作的氧化物填料、有机物热解残碳组成，并富集了金、银、铂、钯、等贵金属，金、银、铂、钯的含量分别为0.0049％，0.004％，0.0008％，
0.0035％。

[0028] 实施例2

[0029] 将重量为3.0kg的废弃电脑线路板颗粒料装入到外径为250mm内衬陶瓷的耐高温合金外壳筒形旋转离心超重力分离反应器中，用移动式微波发生器给反应器内原料加热，加热到250℃并保温10min，调节电动机转速，使旋转离心超重力分离反应器半径最大处的重力系数达到700，旋转分离8min，分离出的金属是以锡为主的锡铅合金，总重量125.5g。试验后取样分析，合金中锡铅的含量达到97.8％，锡铅质量比为2.49。

[0030] 继续将分离后的1#线路板余料升温到410℃，保温10min，调节电动机转速，使旋转离心超重力分离反应器半径最大处的重力系数达到700，旋转分离5min，分离出的金属是以铅为主的铅锡合金,总重量46.6g。试验后取样分析，合金中铅锡的含量达到95.9％，铅锡质量比为0.56。

[0031] 继续将分离后的2#线路板余料升温到850℃，保温10min，调节电动机转速，使旋转离心超重力分离反应器半径最大处的重力系数达到900，旋转分离5min，分离出的金属为锌铝铜合金,总重量327.4g。试验后取样分析，合金中锌铝铜的含量达到93.8％,其中锌、铝、铜金属元素重量分别为102.4g、17.3g和171.1g。

[0032] 继续将分离后的3#线路板余料升温到1200℃，保温20min，调节电动机转速，使旋转离心超重力分离反应器半径最大处的重力系数达到1000，旋转分离7min，分离出的金属为粗铜,总重量1451.6g。试验后取样分析，铜的纯度达到86.6％，可用作精炼铜的原料，该步骤金属铜的回收率为79.4％。

[0033] 经过上述四步的分离回收，原料中的锡、铅、铝、锌、铜金属总回收率分别达到了87.5％、87.6％、87.8％、87.4％、90.2％。最后将分离后的4#线路板余料(即残渣)称重，重量为681.3g，残渣主要由金属铁、线路板制作的氧化物填料、有机物热解残碳组成，并富集了金、银、铂、钯、等贵金属，金、银、铂、钯的含量分别为0.0055％，0.0043％，0.0009％，
0.0038％。

[0034] 当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明技术实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

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