頂吹熔煉協同處理廢電路板生產實踐

萬黎明，樂安勝，趙祥林，劉賢龍

（大冶有色金屬集團控股有限公司，湖北 黃石 435005）

1 引言

隨著電子產品不斷更新，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、污染環境而未規模化應用。近年來，改進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，經過多年探索后，已實現了規模化處理廢電路板［8-10］。

2 主要生產工藝簡介

2.1 全廠生產工藝

將廢電路板進行破碎，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入頂吹爐中熔煉，生成銅锍和爐渣。銅锍運至轉爐吹煉，爐渣緩冷后進行渣選。銅锍通過轉爐吹煉和陽極爐精煉生產陽極板。陽極板送往電解車間通直流電精煉，生產出高純陰極銅和陽極泥。熔煉和吹煉的SO2煙氣進行制酸。生產流程見圖1。

2.2 生產系統介紹

2.2.1 廢電路破碎系統

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

圖2 電路板破碎設備連接示意圖

廢電路板存儲料倉底部設有電動料倉閥，電動料倉閥的出料口設有皮帶輸送機，將物料傳送至破碎機進料口。破碎后的物料經破碎機出料口傳送至鉤分機，鉤分出物料中的銅絲。鉤分機下方設有銅絲收集斗，鉤分機出料口設有第二皮帶輸送機，將物料傳送至篩分機。所述磁選機位于第二皮帶輸送機上方，并在磁選機的出料口設有鐵料收集斗。所述篩分機根據物料大小將物料篩分成大、中、小三種規格后，設置不同電流，分別進入各自對應的電渦流分揀機。電渦流分揀機將物料中的鋁塊和銅塊進行分揀，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。廢電路板破碎系統主要工藝設備見表1，技術指標見表2。

表1 廢電路板破碎系統主要工藝設備

表2 廢電路板破碎系統技術指標

圖1 生產流程圖

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

2.2.2 熔煉系統

澳斯麥特爐系統主要由澳斯麥特爐爐體、噴槍系統等部分組成。熔煉系統主要參數如表3。

表3 熔煉系統工藝設施參數

3 生產實踐

3.1 生產情況

從2019年開始澳斯麥特爐系統加入廢電路板的工業生產，加入量為1～10t/h。受系統檢修及采購不足影響，入爐量未達到設計值，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 廢電路板有機物主要元素 %

表7 銅精礦主要成分 %

3.3 熔煉作業參數

熔煉作業參數即澳斯麥特爐生產工藝參數見表8。

表8 澳斯麥特爐生產工藝參數

3.4 環境監測

廢電路板中含有大量有機物及鹵族元素，在焚燒時易生產二噁英。

現代的垃圾焚燒處理設計中一般采用“3T”原則來控制二噁英。主要原則為燃燒溫度保持在800℃以上；在高溫區域送入二次空氣，充分攪拌混合增強端流流速；延長氣體在高溫區域停留時間［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℃，達到800℃以上；澳爐中部噴槍有氧氣、噴槍風和套筒風（合計5萬Nm3/h左右），前兩者主要是用于燃燒，套筒風主要是用于冷卻噴槍，相當于送入二次空氣，大量風吹入高溫熔體里，富氧情況下劇烈反應，形成端流煙氣流；爐體內徑5m，爐高18m，另外還有上升和下降煙道（75m），煙氣在高溫區域有充足停留時間。生產中要進行環境監測，結果見表9。

表9 廢氣二噁英檢測情況 ng-TEQ/m3

表10為二噁英控制標準。從監測結果可以看出，二噁英遠低于國家相關控制標準。

表10 二噁英控制標準 ng-TEQ/m3

4 效益

廢電路板有價金屬含量較高，其有機物在爐中燃燒產生大量熱量，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

廢電路板的這一規模化工業生產模式，能夠達到固廢資源化和無害化的處理目的，符合循環經濟、節能減排和“雙碳”目標要求。

5 結論

廢電路板破碎后采用磁選和三級渦流選分離，鐵和鋁剔除率均達到95%，滿足入爐要求。頂吹熔煉協調處理廢電路板最大入爐處理量高達10t/h，實現了規模化工業生產。通過對煙氣監測，二噁英含量遠低于國家標準的控制限值。頂吹熔煉協調處理廢電路板金屬回收率高，有較高的經濟效益，可實現環境友好型生產模式，符合政策要求。