DOC《顶吹炉处理废旧印刷电路板的试验研究》

456、Sn 0.

893、Ba 0.

397、Sb 0.

19、Pb 0.

248、Ni 0.

033、Zn 0.

114、SiO2 36.

195、Al2O3 10.

016、CaO 9.

802、Fe2O3 2.

575、MgO 2.360. 收稿日期:2019-02-11 基金项目:广东省科技计划项目(2017B020238001);

兰州市重大科技专项(2017-2-19) 作者简介:郭键柄(1990-),男,甘肃静宁人,硕士,工程师. 1.2 试验设备与分析仪器 试验设备采用自主开发的流态化焚烧炉(一种顶吹熔池熔炼炉),流态化焚烧炉为圆柱型固定式竖炉,炉体直径1.2 m、高6 m.喷枪为水冷式喷枪,水冷喷枪从炉顶插入炉内悬于熔池上方.电路板碎料从炉顶加入炉内,燃料、空气通过水冷喷枪喷入炉内.流态化焚烧炉示意图见图1. 1-水冷喷枪;

2-炉身;

3-出铜口;

4-出渣口;

5-进料口;

6-喷枪口;

7-出烟口;

8-观察口 图1 流态化焚烧炉示意图 Fig.1 Schematic diagram of fluidized incinerator 原料成分测定采用化学定量分析和X射线荧光光谱仪(WDX200)半定量分析,粗铜中有价金属成分的测定采用化学定量分析,烟气成分检测委托江苏苏理持久性有机污染物分析测试有限公司完成. 1.3 试验方法 废旧电路板先撕碎到入炉粒度20~30 mm,与添加剂配料后加入流态化焚烧炉内,燃料(柴油,热值35 822.6 kJ/L)由喷枪从炉顶喷入炉内.控制炉内温度和风量,在高温下铜、金、银等金属熔化成液体,形成粗铜从炉底放出,浇铸成粗铜锭;

电路板中的玻璃纤维熔化形成SiO2渣从排渣口放出,经水淬后形成水淬渣.烟气出炉后经过急冷、收尘和净化后排空,收集的烟尘重新返回炉内.

2 结果与讨论 2.1 渣型 理想的冶炼渣型应该是渣的流动性好、金属和渣分离彻底,有利于提高金属回收率.废旧电路板中SiO

2、CaO和Al2O3含量较高,同时含有Fe2O3.由SiO2-FeO-CaO三元相图[6](图2)可知,图中CaO-SiO2与FeO-SiO2联结线上靠近铁橄榄石的一个斜长带状区域是该三元系熔化温度比较低的区域,熔化温度最低点位于45%FeO、20%CaO、35%SiO2附近,约为1

093 ℃,以此点为核心向周围扩展的低熔点区域,都是可供选用的三元冶金炉渣的组成范围. 图2 SiO2-FeO-CaO三元相图 Fig.2 SiO2-FeO-CaO ternary diagram 结合原料成分和鼓风炉处理电路板生产实践,在35%~40%SiO

2、25%~30%FeO、18%~20%CaO范围进行渣型试验,试验选择石灰石(CaO≈55%)作为CaO的添加剂,球团矿(TFe≈60%)作为FeO的添加剂,石英砂(SiO2≈70%)作为SiO2的添加剂. 2.1.1 渣型设计 通过冶金计算,确定3种试验渣型(1#~3#渣型),3种渣型溶剂质量配比见表1. 表1 三种渣型及添加剂配比 Table

1 Three slag types and additive ratio 渣型 渣型配比/% 废电路板/kg 石灰石/kg 球团矿/kg 石英砂/kg 1# 37SiO

2、30FeO、20CaO

100 16

27 1 2# 38SiO

2、28FeO、19CaO

100 15

30 0 3# 40SiO

2、25FeO、18CaO

100 12

24 3 2.1.2 渣型试验 在保证熔炼温度1

200 ℃、每100 kg废电路板一次风量450 m3(标态,下同)不变的条件下,进行不同渣型的试验,试验结果见表2.由表2可知,2#渣型试验结果较为理想,此渣型下SiO2/FeO≈1.35,SiO2/CaO≈2,Al2O3