低温焙烧—高温熔炼法回收废旧线路板中有价金属

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近年来,随着我国经济技术的发展,人民生活水平逐渐提高,电子设备作为与人类生活息息相关的产品而产量越来越多,这也直接导致电子废弃物也就是电子垃圾的产量剧增。电子废弃物具有产量大,有价金属含量高,危害性大等特点,这也使电子废弃物成为非一般的“垃圾”,必须找到最合适的处理方式从而使经济、环境效益达到最高。目前对于电子废弃物的回收已经成为全世界都面临的重大课题,我国的电子废弃物处理量居于世界之首,因此,对于如何解决电子废弃物带来的多种难题也是我国面临的重大挑战。线路板是电子设备的核心配件,并且线路板中所含有的有价金属的含量更高,更具有回收价值。本论文以废旧印刷线路板为研究对象,采用火法熔炼的方式进行试验,试验流程为破碎-焙烧-熔炼。试验以铜渣/锌挥发渣和CaO的混合物为造渣剂,利用Cu-Sn合金对于贵重金属的捕集作用来回收线路板中的有价金属(Cu、Sn、Au、Ag、Pt、Pd)最终得出了以下结论:(1)探索了焙烧条件包括焙烧温度和时间对于失重率的影响,温度在800-1100℃、时间在330min-380min范围内,物料失重率变化不大,平均失重率为45%,由此得出最适宜焙烧温度为800℃,焙烧时间为60min。(2)本试验采用CaO-FeO-SiO2-Al2O3四元渣型,并且通过热力学模拟软件Factsage进行模拟计算,预测最佳试验条件以及此条件下金属回收率,并且得到最佳试验效果时的炉渣组成范围。模拟得出最佳试验条件为:氧分压=10-9-10-8.5atm,造渣剂用量为焙烧料的2或3倍,CaO用量为焙烧料的0.1倍,温度不超过1400℃,在此条件下铜锡的回收率均超过90%,炉渣组成范围为FeO/SiO2=1.35-1.55,CaO/SiO2=0.13-0.46,Al2O3=10%-15%。(3)熔炼的最佳工艺条件为:(1)铜渣试验:铜渣用量为焙烧后电子废料2.5倍,CaO用量为焙烧后电子废料的10%,熔炼温度为1350℃,熔炼时间为30min。在这种条件下,Cu、Sn的回收率分别为97.29%,98.20%,贵金属Au、Ag、Pt、Pd的回收率分别为99.42%、98.27%、98.75%,99.62%。(2)锌挥发渣试验:试验所用温度和时间与前述试验一致,主要探索的是锌挥发渣和CaO用量,最佳试验条件是锌挥发渣用量为焙烧后电子废料的1.5倍,CaO用量为焙烧后电子废料的10%,此时Cu和Sn的回收率分别为92.32%和85.23%,贵金属回Au、Ag、Pd、Pt的回收率分别为95.45%、96.55%、95.93%、99.32%。(4)结合热力学模拟计算理论分析和试验研究结果,废旧线路板高温熔炼回收有价金属试验合理的炉渣组成为Fe/SiO2=1.07-1.23(w/w),CaO/SiO2=0.15-0.37(w/w)以及Al2O3含量8.48%-10.53%
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