頂吹熔煉協(xié)同處理廢電路板生產(chǎn)實踐

萬黎明，樂安勝，趙祥林，劉賢龍

（大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司，湖北 黃石 435005）

1 引言

隨著電子產(chǎn)品不斷更新，電子廢棄物與日俱增，廢電路板的回收成了一個難題。隨著銅冶煉產(chǎn)能近幾年不斷提升，銅精礦資源趨于緊張，固廢有價金屬的回收越來越受到重視。廢電路板回收有機(jī)械破碎分選、火法焚燒和濕法酸浸等工藝。這些方法因處理量小、污染環(huán)境而未規(guī)?；瘧?yīng)用。近年來，改進(jìn)火法冶金工藝處理廢電路的方法開始逐漸推廣［1-7］。大冶有色采用頂吹熔煉處理銅精礦，經(jīng)過多年探索后，已實現(xiàn)了規(guī)模化處理廢電路板［8-10］。

2 主要生產(chǎn)工藝簡介

2.1 全廠生產(chǎn)工藝

將廢電路板進(jìn)行破碎，分檢出含銅塊料，與銅精礦、渣精礦、石英石和煤等組成混合爐料進(jìn)入頂吹爐中熔煉，生成銅锍和爐渣。銅锍運至轉(zhuǎn)爐吹煉，爐渣緩冷后進(jìn)行渣選。銅锍通過轉(zhuǎn)爐吹煉和陽極爐精煉生產(chǎn)陽極板。陽極板送往電解車間通直流電精煉，生產(chǎn)出高純陰極銅和陽極泥。熔煉和吹煉的SO2煙氣進(jìn)行制酸。生產(chǎn)流程見圖1。

2.2 生產(chǎn)系統(tǒng)介紹

2.2.1 廢電路破碎系統(tǒng)

廢電路板破損系統(tǒng)（圖2）是將塊狀的廢電路板卸料、破碎、除鐵和除鋁，生產(chǎn)小于50mm×50mm塊狀碎料，并配有煙氣凈化系統(tǒng)和布袋收塵系統(tǒng)。

圖2 電路板破碎設(shè)備連接示意圖

廢電路板存儲料倉底部設(shè)有電動料倉閥，電動料倉閥的出料口設(shè)有皮帶輸送機(jī)，將物料傳送至破碎機(jī)進(jìn)料口。破碎后的物料經(jīng)破碎機(jī)出料口傳送至鉤分機(jī)，鉤分出物料中的銅絲。鉤分機(jī)下方設(shè)有銅絲收集斗，鉤分機(jī)出料口設(shè)有第二皮帶輸送機(jī)，將物料傳送至篩分機(jī)。所述磁選機(jī)位于第二皮帶輸送機(jī)上方，并在磁選機(jī)的出料口設(shè)有鐵料收集斗。所述篩分機(jī)根據(jù)物料大小將物料篩分成大、中、小三種規(guī)格后，設(shè)置不同電流，分別進(jìn)入各自對應(yīng)的電渦流分揀機(jī)。電渦流分揀機(jī)將物料中的鋁塊和銅塊進(jìn)行分揀，分別通過鋁塊出料口和銅塊出料口，掉落至各自的輸送皮帶上，分別傳送至鋁料收集斗和銅料收集斗。廢電路板破碎系統(tǒng)主要工藝設(shè)備見表1，技術(shù)指標(biāo)見表2。

表1 廢電路板破碎系統(tǒng)主要工藝設(shè)備

表2 廢電路板破碎系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

圖1 生產(chǎn)流程圖

通過廢電路板破碎系統(tǒng)處理后的廢電路板，尺寸大小和成分滿足澳斯麥特爐生產(chǎn)原料要求。

2.2.2 熔煉系統(tǒng)

澳斯麥特爐系統(tǒng)主要由澳斯麥特爐爐體、噴槍系統(tǒng)等部分組成。熔煉系統(tǒng)主要參數(shù)如表3。

表3 熔煉系統(tǒng)工藝設(shè)施參數(shù)

3 生產(chǎn)實踐

3.1 生產(chǎn)情況

從2019年開始澳斯麥特爐系統(tǒng)加入廢電路板的工業(yè)生產(chǎn)，加入量為1～10t/h。受系統(tǒng)檢修及采購不足影響，入爐量未達(dá)到設(shè)計值，剔除檢修期，平均處理量740t/m。近一年入爐量如圖3。

圖3 近一年廢電路板入爐量

3.2 原料成分

從表4～表7看出，廢電路板中銅含量較高，基本接近低品位銅精礦。鐵和鋁等高熔點和有害金屬比重加大，所以進(jìn)行破碎剔除。

表4 廢電路板主要金屬成分 %

表5 廢電路板有機(jī)物主要元素 %

表7 銅精礦主要成分 %

3.3 熔煉作業(yè)參數(shù)

熔煉作業(yè)參數(shù)即澳斯麥特爐生產(chǎn)工藝參數(shù)見表8。

表8 澳斯麥特爐生產(chǎn)工藝參數(shù)

3.4 環(huán)境監(jiān)測

廢電路板中含有大量有機(jī)物及鹵族元素，在焚燒時易生產(chǎn)二噁英。

現(xiàn)代的垃圾焚燒處理設(shè)計中一般采用“3T”原則來控制二噁英。主要原則為燃燒溫度保持在800℃以上；在高溫區(qū)域送入二次空氣，充分?jǐn)嚢杌旌显鰪?qiáng)端流流速；延長氣體在高溫區(qū)域停留時間［11-12］。

澳斯麥特爐處理廢電路完全滿足以上三點。爐體熔體溫度一般為1200℃，達(dá)到800℃以上；澳爐中部噴槍有氧氣、噴槍風(fēng)和套筒風(fēng)（合計5萬Nm3/h左右），前兩者主要是用于燃燒，套筒風(fēng)主要是用于冷卻噴槍，相當(dāng)于送入二次空氣，大量風(fēng)吹入高溫熔體里，富氧情況下劇烈反應(yīng)，形成端流煙氣流；爐體內(nèi)徑5m，爐高18m，另外還有上升和下降煙道（75m），煙氣在高溫區(qū)域有充足停留時間。生產(chǎn)中要進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測，結(jié)果見表9。

表9 廢氣二噁英檢測情況 ng-TEQ/m3

表10為二噁英控制標(biāo)準(zhǔn)。從監(jiān)測結(jié)果可以看出，二噁英遠(yuǎn)低于國家相關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)。

表10 二噁英控制標(biāo)準(zhǔn) ng-TEQ/m3

4 效益

廢電路板有價金屬含量較高，其有機(jī)物在爐中燃燒產(chǎn)生大量熱量，可降低冶煉成本，增加金屬回收效益。金屬回收率見表11。

表11 頂吹熔煉處理廢電路板金屬回收率

廢電路板的這一規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)模式，能夠達(dá)到固廢資源化和無害化的處理目的，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排和“雙碳”目標(biāo)要求。

5 結(jié)論

廢電路板破碎后采用磁選和三級渦流選分離，鐵和鋁剔除率均達(dá)到95%，滿足入爐要求。頂吹熔煉協(xié)調(diào)處理廢電路板最大入爐處理量高達(dá)10t/h，實現(xiàn)了規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。通過對煙氣監(jiān)測，二噁英含量遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)的控制限值。頂吹熔煉協(xié)調(diào)處理廢電路板金屬回收率高，有較高的經(jīng)濟(jì)效益，可實現(xiàn)環(huán)境友好型生產(chǎn)模式，符合政策要求。