CN110184462A - 一种电子废料的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子废料的冶炼方法，包括以下步骤：1）将电子废料与造渣剂、燃料混合，得到混合物料；2）将上述混合物料投入到富氧侧吹炼炉内，向富氧侧吹炼炉的熔炼区和烟化区内分别通入高浓度氧气和低浓度氧气，控制熔炼区和烟化区的烟气出口温度为700℃‑1250℃，熔炼产出Cu合金和炉渣，所述炉渣中CaO/SiO2≥0.30，Fe/SiO2=0.05‑1.0，Al2O3≤17%。本发明通过采用熔炼区和烟化区相通的富氧侧吹炼炉进行电子废料的冶炼，并在熔炼区和烟化区中分别通入高浓度氧气和低浓度氧气，保证了杂质充分氧化后进入炉渣中，且避免了有价金属（Cu、Sn等）被氧化进入炉渣中而损失，有效提高了杂质与合金的分离效率和有价金属合金的回收率，减低了其它杂质与有价金属合金的分离难度，提高冶炼的效率。

Description

一种电子废料的冶炼方法
技术领域
本发明涉及有色金属冶炼、危险废物处理和资源循环利用技术领域，特别涉及一种电子废料的冶炼方法。
背景技术
随着电子与信息行业的不断发展，电子废料总量呈现膨胀式增长，这类电子废物不仅含有大量的有价金属（如铜、锡、铁、铝、铅、贵金属等），而且还含有大量的塑料、树酯、陶瓷等材料，具有很高的资源回收价值。
目前，电子废料的冶炼技术主要分为火法和湿法。火法处理技术是利用高温冶金炉加热熔融物料，通过一系高温化学反应，使得有 价金属以金属合金或锍形式进入合金/锍相，而杂质以氧化物形式进入炉渣，其中，贵金属富集于合金/锍相中。同湿法工艺相比，它对原料适应性强、处理能力大，能够处理不同形式的混合电子废物，而且产出炉渣稳定性，不易造成二次污染。
现有技术中有许多采用火法工艺技术冶炼电子废料，如专利申请号为CN201511016697.2公开了一种电子废料的冶炼方法，其将电子废料和熔剂通过加料口加入所述炉膛，并利用喷枪向反应区通入富氧气体，以使电子废料与熔剂发生氧化熔炼反应形成熔炼渣层和粗金属层；将粗金属层从排料口排出，并利用喷枪将还原剂喷入熔炼渣层，以使熔炼渣层发生还原反应形成粗金属和还原渣，将粗金属和还原渣从所述排料口排出。该方法采用氧化和还原两段式提炼电子废料，其操作过程较复杂繁琐，且使用的氧枪需经常更换，冶炼成本高。CN201510805868.3公开了一种电子废料中有价金属的回收处理方法，包括以下步骤：将电子废料和造渣剂混合，得到混合物料；混合物料中，电子废料的质量至少占10%；将混合物料投入到熔炼炉内进行高温熔炼，控制熔炼温度1300℃～1450℃，熔炼时间大于10min，高温熔炼过程中向炉内添加有氧化剂，熔炼产出Cu-Sn合金和含有CaO、SiO2的炉渣，Cu-Sn合金中Fe≤15%，所述炉渣中CaO/SiO2≥0.25。该方法采用氧化剂将废料中的铝氧化后与有价金属铜分离，但其没有给出氧化剂的具体浓度和用量，而在冶炼过程中氧化剂的浓度和用量会影响铜的回收率，即氧化剂的浓度和用量高会提高金属铜的氧化量，从而增大炉渣中铜的含量，降低铜的回收率；且该冶炼方法的温度过高（超过1300℃），不利于节能降耗，使冶炼装置的使用寿命短，运营维护和冶炼成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种工艺操作简单、电子废料中有价金属回收率高、能耗和成本低且经济环境效益好的电子废料的冶炼方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电子废料的冶炼方法，包括以下步骤：
1）将电子废料与造渣剂、燃料混合，得到混合物料；
2）将上述混合物料投入到富氧侧吹炼炉内，向富氧侧吹炼炉的熔炼区和烟化区内分别通入高浓度氧气和低浓度氧气，控制熔炼区和烟化区的烟气出口温度为700℃-1250℃，熔炼产出Cu合金和炉渣，所述炉渣中CaO/SiO2≥0.30，Fe/SiO2=0.05-1.0，Al2O3≤17%。当CaO/SiO2≥0.30时，炉渣具有低熔点和高流动性，避免炉渣粘连在炉内。
烟气出口温度控制为700℃-1250℃，可保证炉内熔炼的温度为1050-1250℃，降低了电子废料在熔炼时的能耗，节省成本。
通过向熔炼区和烟化区内分别通入高浓度氧气和低浓度氧气，混合物料由熔炼区的加料口加入，在熔炼区较高的氧气浓度下剧烈反应，使混合物料中的含碳物质被高效氧化，初步实现杂质组分（树脂、塑料、陶瓷灯）与有价金属（Cu、Sn等）的分离；熔炼区反应后的产物流入烟化区，在烟化区较低的氧气浓度下进一步反应，不仅保证了熔炼区中未反应的含碳物料充分氧化分解，且在低浓度氧气下可避免有价金属被氧化而损失在炉渣中，保证了炉渣与合金分离的时间，降低了有价金属的损失，提高有价金属的分离效率和回收率。
进一步，为了控制炉内的温度，所述的燃料包括焦碳、煤中的一种或两种。
优选地，所述熔炼区的烟气出口温度为750℃-1250℃，所述烟化区的烟气出口温度为850℃-1250℃。
进一步，所述熔炼区和烟化区相通，在熔炼区和烟化区侧壁上设有风嘴，用于将高浓度氧气和低浓度氧气分别通入所述熔炼区和烟化区内。
在熔炼区氧化放出的热量可以直接扩散至烟化区，避免了热量集聚在熔炼区而导致熔炼区局部炉温过高，延长富氧侧吹炼炉的使用寿命；且氧化过程中产生的热量可为炉内提供热量，减少外界热量的输入，降低能耗。
进一步，所述高浓度氧气的浓度≥40%，其供氧体积与所述混合物料的质量的比值为200-3000 m3 氧气/t料，所述低浓度氧气的浓度≥21%。
当通入氧气的浓度和用量在上述数值范围内时，可使电子废料中的铝完全被氧化而进入炉渣中，且保证了有价金属Cu不被氧化，仍以金属单质形式存在，富集到合金相中，提高了杂质与有价金属的分离效率，减少有价金属被氧化几率，从而提高有价金属回收效率。
优选地，所述高浓度氧气的浓度≥50%，其供氧体积与所述混合物料的质量的比值为250-2500 m3 氧气/t料，所述低浓度氧气的浓度≥21%。
进一步，所述混合物料中电子废料的质量占比≥25%，燃料的质量占比≤20%。
进一步，所述电子废料的粒度≤50mm。
优选地，所述电子废料的粒度≤35mm。
优选地，所述炉渣中CaO/SiO2=0.35-1，Fe/SiO2=0.07-0.9，Al2O3≤15%。
更优选，所述炉渣中CaO/SiO2=0.4-0.8，Fe/SiO2=0.07-0.6，Al2O3≤15%。
进一步，所述造渣剂由含CaO物料、SiO2物料中的一种或两种组成。
进一步，所述含CaO物料为石灰石和/或白云石，所述含SiO2物料为硅石和/或铜冶炼渣。
进一步，所述电子废料为废旧手机、废旧电脑、废旧相机、废旧电视和废线路板中的一种或几种物料，也可以为废旧手机、废旧电脑、废旧相机、废旧电视和废线路板中的一种或几种物料拆卸破碎后的产品。
进一步，所述电子废料中含Cu、含Sn的一种或两种。
本发明一种电子废料的冶炼方法的有益效果：
（1）本发明通过采用熔炼区和烟化区相通的富氧侧吹炼炉进行电子废料的冶炼，并在熔炼区和烟化区中分别通入高浓度氧气和低浓度氧气，保证了杂质充分氧化后进入炉渣中，且避免了有价金属（Cu、Sn等）被氧化进入炉渣中而损失，有效提高了杂质与合金的分离效率和有价金属合金的回收率，减低了其它杂质与有价金属合金的分离难度，提高冶炼的效率；
（2）本发明的熔炼区中氧化后释放的热量可直接扩散至烟化区内，避免了熔炼区热量聚集使温度过高造成炼炉损失，延长了富氧侧吹炼炉的使用寿命；且由于氧化释放的热量可为炉内提供一部分热量，减少外界热量的供给，降低能耗。
附图说明
图1—为本发明的冶炼方法中采用的富养侧吹炼炉的结构示意图。
上述附图标记：1-熔炼区，2-烟化区，3-熔炼区加料口，4-风嘴，5-熔炼区的烟气出口，6-烟化区的烟气出口。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明，但这些具体实施方案不以任何方式限制本发明的保护范围。
实施例1
一种电子废料的冶炼方法，包括以下步骤：
将电子废料（Cu 8.80%、Sn 4%、Fe 8%、Au 10g/t、Ag 191g/t、Pd0.11g/t、Al 0.28%、Al2O31.28%；SiO228.88%）、造渣剂和煤混合，得到混合物料，其中造渣剂由铜冶炼渣（Cu0.35wt%、TFe26.37wt%、SiO233.60%、CaO 15.91%）和白云石（CaO 56%）混合而成。所述混合物料中，电子废料的质量占比为44%，造渣剂的质量占比为44%，煤质量的占比为12%。
将上述混合物料由富氧侧吹炼炉的熔炼区加料口3加入，熔炼时，通过熔炼区1和烟化区2侧壁上设有风嘴4，向熔炼区1和烟化区2分别通入高浓度氧气和低浓度氧气，其中，熔炼区1中高浓度氧气的浓度为65%，其供氧体积与混合物料的质量的比值为855-1700m3 氧气/t物料，具体为1000 m3 氧气/t物料，烟化区2中低浓度氧气的浓度35%，控制熔炼区的烟气出口5温度为850℃，烟化区的烟气出口6温度为1137℃，熔炼产出Cu-Sn合金和炉渣。
熔炼产出合金Cu、Sn和Fe含量分别为89.56%、4.24%和0.71%，产出炉渣中Cu：0.11%、Sn：0.1%、Fe：3.25%、Pb:0.0204%、Zn:0.0706%、Ni:0.0028%、In:0.0097%、Sb:0.10%、Al2O3:12.33%、SiO2:51.77%、CaO:21.28%、Au:0.2g/t、Ag:1.0g/t、Pt:0.024g/t、Pd:0.0030g/t，炉渣中CaO/SiO2=0.41（质量比）、FeO/SiO2=0.11（质量比）、Al2O3/SiO2=0.24（质量比），炉渣中重金属含量较低完全符合国家制订的一般固体废料的条件，可送水泥厂综合利用。电子废料经处理后产出的炉渣、烟尘中有价金属含量均较低，有价金属绝大部分以单质的形态进入合金中，本实例中有价金属Cu、Sn、Au、Ag和Pt的回收率分别为98.07%、93.40%、97.85%、99.02%和98.56%，有价金属回收率较高，综合回收的效果较好。
产出的烟灰中Zn：25.57%、Cu：0.23%、Sn：1.61%、Pb：10.38%、In：0.0256%、Sb：0.30%、SiO2：9.05%，烟灰中主要成份为锌和碳，其它元素含量均较低，可把这种烟灰送锌冶炼厂用回转窑再次焙烧处理，烧掉其中的碳和富集回收其中的锌、铅等其它有价金属。
实施例2
一种电子废料的冶炼方法，包括以下步骤：
将电子废料（Cu 55%、Sn 8%、Fe 12%、Au 5g/t、Ag 415g/t、Pt500g/t、Al 15%、SiO2 8wt%）、造渣剂和燃料（粒煤和焦碳）混合，得到混合物料。其中，造渣剂由石灰石（CaO 90%）和硅石（SiO2 98%）组成；所述混合物料中，电子废料的质量占比为30%，燃料的质量占比为8%。
将上述混合物料由富氧侧吹炼炉的熔炼区加料口加入，熔炼时，通过熔炼区和烟化区侧壁上设有风嘴，向熔炼区和烟化区分别通入高浓度氧气和低浓度氧气，其中，熔炼区中高浓度氧气的浓度为40%，其供氧体积与混合物料的质量的比值为250-1100 m3 氧气/t物料，具体为800 m3 氧气/t物料，烟化区中低浓度氧气的浓度35%，控制熔炼区的烟气出口温度为780℃，烟化区的烟气出口温度为960℃，熔炼产出Cu-Sn合金和炉渣。
熔炼产出合金Cu、Sn和Fe含量分别为89.13%、4.5%和0.9%，产出炉渣中Cu：0.21%、Sn：0.18%、Fe：14.89%、Pb:0.0228%、Zn:0.0166%、Ni:0.0205%、In:0.001%、Sb:0.14%、Al2O3:8.71%、SiO2:38.28%、CaO:14.03%、Au:0.4g/t、Ag:41g/t、Pt:0.017g/t、Pd:0.1648g/t，炉渣中CaO/SiO2=0.37（质量比）、FeO/SiO2=0.5(质量比)、Al2O3/SiO2=0.23。本实例中有价金属Cu、Sn、Au、Ag和Pt的回收率分别为99.28%、91.89%和98.20%、98.01%和97.65%，有价金属回收率较高，综合回收的效果较好。产出的烟灰中Zn：0.63%、Cu：0.41%、Sn：0.92%、Pb：0.3784%、In：0.001%、Sb：0.12%。
实施例3
一种电子废料的冶炼方法，包括以下步骤：
将电子废料（Cu 35%、Sn6%、Fe 8%、Au 5g/t、Ag 415g/t、Pt 500g/t、Al 15%、SiO2 8wt%）、造渣剂和煤混合，得到混合物料。其中，造渣剂由铜冶炼渣（Cu 0.69wt%、TFe 42wt%、SiO230%、CaO5%）和石灰石混合而成；所述混合物料中，电子废料的质量占比为55%，造渣剂的质量占比为40%，燃料的质量占比为5%。
将上述混合物料由富氧侧吹炼炉的熔炼区加料口加入，熔炼时，通过熔炼区和烟化区侧壁上设有风嘴，向熔炼区和烟化区分别通入高浓度氧气和低浓度氧气，其中，熔炼区中高浓度氧气的浓度为70%，其供氧体积与混合物料的质量的比值为600-2100 m3 氧气/t物料，具体为1500m3 氧气/t物料，烟化区中低浓度氧气的浓度21%，控制熔炼区的烟气出口温度为960℃，烟化区的烟气出口温度为1050℃，熔炼产出Cu-Sn合金和炉渣。
熔炼产出合金Cu、Sn和Fe含量分别为87.3%、10.50%和2.10%，产出炉渣中Cu：0.50%、Sn：0.13%、Fe：8.69%、Pb:0.0467%、Zn:0.2570%、Ni:0.0205%、In:0.0042%、Sb:0.10%、Al2O3:11.41%、SiO2:49.86%、CaO:18.53%、Au:0.3g/t、Ag:9g/t、Pt:0.008g/t、Pd:0.0448g/t，炉渣中CaO/SiO2=0.37（质量比）、FeO/SiO2=0.22(质量比)、Al2O3/SiO2=0.23。本实例中有价金属Cu、Sn、Au、Ag和Pt的回收率分别为98.2%、92.84%和98.15%、97.01%和97.83%，有价金属回收率较高，综合回收的效果较好。产出的烟灰中Zn：45.79%、Cu：0.35%、Sn：0.54%、Pb：3.28%、In：0.0036%、Sb：0.10%。
对比例1
本对比例与实施例3的不同之处在于：在熔炼区和烟化区均通入浓度为70%的氧气，其供氧体积与混合物料的质量的比值为1500m3 氧气/t物料。
本对比例熔炼产出合金Cu、Sn和Fe含量分别为84.6%、4%和0.45%，产出炉渣中Cu：0.89%、Sn：0.22%、Fe：20%、Pb:0.0467%、Zn:0.2570%、Ni:0.0205%、In:0.0042%、Sb:0.10%、Al2O3:11%、SiO2:49.86%、CaO:24.93%、Au:0.3g/t、Ag:9g/t、Pt:0.008g/t、Pd:0.0448g/t，炉渣中CaO/SiO2=0.5（质量比）、FeO/SiO2=0.22(质量比)、Al2O3/SiO2=0.22。有价金属Cu、Sn、Au、Ag和Pt的回收率分别为97.13%、91.84%和98.15%、97.01%和97.23%。
对比例2
本对比例与实施例3的不同之处在于：在熔炼区和烟化区均通入浓度为21%的氧气，其供氧体积与混合物料的质量的比值为1500m3 氧气/t物料。
本对比例熔炼产出合金Cu、Sn和Fe含量分别为74.6%、3%和0.35%，产出炉渣中Cu：1.2%、Sn：0.3%、Fe：20%、Pb:0.0467%、Zn:0.2570%、Ni:0.0205%、In:0.0042%、Sb:0.10%、Al2O3:10%、SiO2:49.86%、CaO:14.96%、Au:0.3g/t、Ag:9g/t、Pt:0.008g/t、Pd:0.0448g/t，炉渣中CaO/SiO2=0.3、FeO/SiO2=0.22、Al2O3/SiO2=0.2。有价金属Cu、Sn、Au、Ag和Pt的回收率分别为90.13%、87.84%和94.15%、92.01%和90.23%。
表1 实施例1-3和对比例1-2各指标结果分析表
由以表可知，本发明提供的方法产出的合金中Cu、Sn、Au、Ag和Pt的回收率均≥90wt%，炉渣中Cu和Sn的含量均≤1.0wt%，对比实施例3与对比例1和2可知，通过通入高浓度氧气和低浓度氧气可降低炉渣中Cu、Sn的含量，提高合金中Cu、Sn、Fe的含量占比以及Cu与Sn的回收率。采用本发明的冶炼方法冶炼后的炉渣无需进一步处理即可直接废弃或送水泥厂综合利用，工艺简便，有价金属回收率较高，综合回收的效果较好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的 限制，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电子废料的冶炼方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将电子废料与造渣剂、燃料混合，得到混合物料；
2）将上述混合物料投入到富氧侧吹炼炉内，向富氧侧吹炼炉的熔炼区和烟化区内分别通入高浓度氧气和低浓度氧气，控制熔炼区和烟化区的烟气出口温度为700℃-1250℃，熔炼产出Cu合金和炉渣，所述炉渣中CaO/SiO2≥0.30，Fe/SiO2=0.05-1.0，Al2O3≤17%。
2.如权利要求1所述一种电子废料的冶炼方法，其特征在于：所述熔炼区和烟化区相通，在熔炼区和烟化区侧壁上设有风嘴，用于将高浓度氧气和低浓度氧气分别通入所述熔炼区和烟化区内。
3.如权利要求1或2所述一种电子废料的冶炼方法，其特征在于：所述高浓度氧气的浓度≥40%，其供氧体积与所述混合物料的质量的比值为200-3000 m3 氧气/t料，所述低浓度氧气的浓度≥21%。
4.如权利要求3所述一种电子废料的冶炼方法，其特征在于：所述高浓度氧气的浓度≥50%，其供氧体积与所述混合物料的质量的比值为250-2500 m3 氧气/t料，所述低浓度氧气的浓度≥21%。
5.如权利要求1或2所述一种电子废料的冶炼方法，其特征在于：所述混合物料中电子废料的质量占比≥25%，燃料的质量占比≤20%。
6.如如权利要求5所述一种电子废料的冶炼方法，其特征在于：所述电子废料的粒度≤50mm。
7.如权利要求1所述一种电子废料的冶炼方法，其特征在于：所述炉渣中CaO/SiO2=0.35-1，Fe/SiO2=0.07-0.9，Al2O3≤15%。
8.如权利要求1所述一种电子废料的冶炼方法，其特征在于：所述造渣剂由含CaO物料、SiO2物料中的一种或两种组成。
9.如权利要求8所述一种电子废料的冶炼方法，其特征在于：所述含CaO物料为石灰石和/或白云石，所述含SiO2物料为硅石和/或铜冶炼渣。
10.如权利要求1所述一种电子废料的冶炼方法，其特征在于：所述电子废料电子废料为废旧手机、废旧电脑、废旧相机、废旧电视和废线路板中的一种或几种物料。
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