含銅污泥與廢線路板協(xié)同處理及綜合利用技術(shù)郭鵬輝【期刊名稱】《《中國(guó)資源綜合利用》》【年(卷)，期】2019(037)010【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P71-73)【關(guān)鍵詞】含銅污泥;廢線路板;富氧側(cè)吹;熔池熔煉【作者】郭鵬輝【作者單位】上海環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院有限公司上海200040【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】X76我國(guó)電鍍行業(yè)在廢水處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量污泥，這種污泥含有Cu、Fe、Ni、Zn等多種金屬，性質(zhì)復(fù)雜，是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的危廢之一，被列入國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄，廢物類別為HW17[1]。污泥中的重金屬有很高的回收價(jià)值，由于污泥產(chǎn)量巨大，火法焚燒處置是實(shí)現(xiàn)該類污泥無(wú)害化、減量化、資源化的最有效途徑。然而，國(guó)內(nèi)企業(yè)用火法處理含銅污泥時(shí)，或只進(jìn)行減量化和無(wú)害化處理，銅等重金屬不能回收，或渣中含銅過(guò)高，銅回收率偏低。探究其原因，一方面，由于污泥是低熱值物料，與傳統(tǒng)的礦銅冶煉不同，污泥中的硫元素主要以硫酸鹽形式存在，硫酸鹽在高溫下會(huì)吸熱發(fā)生分解，因此需要添加大量燃料來(lái)維持爐內(nèi)反應(yīng)溫度。這使得生產(chǎn)成本增加，一旦熱量供應(yīng)不足，爐底的銅液很容易冷固造成死爐。另一方面，由于含銅污泥中銅品位很低，若只單獨(dú)處理污泥，爐內(nèi)形成的液相銅較少，渣量巨大，渣銅分離不徹底，將使得銅回收率偏低，降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。隨著電子行業(yè)的興起及電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快，全球的廢線路板產(chǎn)量十分巨大，并呈現(xiàn)逐年大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)。廢線路板主要由重貴金屬、玻璃纖維以及高分子環(huán)氧樹脂等組成，其中貴重金屬包括Cu、Ni、Sn、Pb、Zn、Au、Ag等，其含量在30%~50%［2］。在入爐原料中加入廢線路板可提高原料的銅品位，對(duì)渣銅分離有利。同時(shí)，環(huán)氧樹脂和玻璃纖維在燃燒時(shí)放出大量熱量，可替代部分燃料。另外，玻璃纖維主要成分是氧化硅，在熔煉過(guò)程中起到熔劑的作用，因此可以減少或基本不加氧化硅熔劑。本文介紹的富氧側(cè)吹熔池熔煉技術(shù)，可以高效回收含銅污泥和廢線路板中的有價(jià)金屬，得到高含銅的金屬產(chǎn)品及無(wú)害化的水淬渣，對(duì)污泥、電子廢棄物及其相關(guān)領(lǐng)域的資源化綜合利用均具有重大意義。1主體工藝1.1原料含銅污泥中除含有重金屬外，還有Fe、Mg、S、Ca、Cl等元素，這部分元素是在處理廢水時(shí)，由加入的次氯酸鈉、硫化鈉、硫酸亞鐵或氫氧化鈣等藥劑產(chǎn)生的［3］。國(guó)內(nèi)較為典型的含銅污泥干基成分如表1所示。表1含銅污泥的化學(xué)成分(干基)序號(hào)組分含量(%)1Cu3.462Zn0.843FeO12.764CaO18.315SiO210.116AI2O315.077MgO3.228S3.43Cr0.0310Pb0.4111Sn0.0312Ni0.6413F0.0614Cl0.069廢線路板主要由基底、傳導(dǎo)電路以及安裝元器件組成。通常情況下，金屬含量占比約40%，難熔氧化物約30%，有機(jī)物約30%。典型的廢線路板的化學(xué)成分如表2所示。表2廢線路板的化學(xué)成分序號(hào)組分含量1Cu(%)19.462Zn(%)1.023Al(%)2.034Pb(%)2.175Ni(%)2.256Fe(%)7.637Sn(%)4.048Sb(%)0.409Au(g/t)50010Ag(g/t)100011Pd(g/t)5012有機(jī)物(%)30.013難熔氧化物(%)30.01.2原料預(yù)處理1.2.1污泥預(yù)處理含銅污泥的含水率一般在60%~80%，污泥黏性強(qiáng)，易黏結(jié)輸送設(shè)備、堵塞料倉(cāng)［4］。常規(guī)機(jī)械壓濾方式無(wú)法有效降低其含水率，因此，在進(jìn)入熔池熔煉爐之前需要進(jìn)行干燥處理。干燥設(shè)備采用滾筒干燥機(jī)，可采用天然氣直接干燥或蒸汽間接干燥，將干燥溫度控制在160°C，干燥后污泥含水量為30%~35%。此時(shí)，污泥呈細(xì)小顆粒狀，由輸送機(jī)運(yùn)輸至中間料倉(cāng)存儲(chǔ)，再通過(guò)計(jì)量方式與其他輔料按一定配比混合后，經(jīng)上料皮帶送至側(cè)吹爐頂部加料口。1.2.2廢線路板預(yù)處理本工藝采用雙齒對(duì)輥破碎機(jī)將廢線路板破碎為顆粒狀，使廢電路板中的金屬盡可能地和基板解離，廢線路板顆粒不宜過(guò)細(xì)，粒度控制在50~100mm。破碎后的廢線路板顆粒通過(guò)計(jì)量皮帶輸送機(jī)送至上料皮帶，與污泥一起進(jìn)入熔池熔煉爐內(nèi)。1.3熔池熔煉1.3.1反應(yīng)機(jī)理電鍍污泥中含有的銅、鎳、鐵、鋅等重金屬化合物主要以氫氧化物和硫酸鹽形式存在［2］。原料預(yù)處理階段，金屬氫氧化物經(jīng)過(guò)干燥分解，轉(zhuǎn)化為金屬氧化物和水汽，重金屬硫酸鹽則在高溫條件下分解為金屬氧化物和三氧化硫。熔池內(nèi)同時(shí)還進(jìn)行氧化還原反應(yīng)和造渣反應(yīng)，主要反應(yīng)如下。(1)硫酸鹽分解為：(2)氧化還原反應(yīng)為：(3)造渣反應(yīng)為：1.3.2工藝流程干燥后的污泥、廢線路板顆粒、炭精、熔劑經(jīng)過(guò)配料后送入富氧側(cè)吹爐內(nèi)，爐膛側(cè)部噴入富氧空氣，物料落到熔池表面，經(jīng)富氧氣流的攪動(dòng)在熔池內(nèi)發(fā)生劇烈的傳質(zhì)、傳熱，入爐物料中的炭精、有機(jī)物迅速燃燒，形成高溫和弱還原性氣氛，使得物料中的金屬氧化物還原成金屬液，其他雜質(zhì)和熔劑造渣生成鐵硅鈣三元渣系。融渣與金屬液分層，分別經(jīng)排渣口和出銅口放出。熔融態(tài)金屬液澆鑄成錠，得到黑銅及部分冰銅。爐渣進(jìn)入水淬池內(nèi)，形成玻璃態(tài)渣。含銅污泥與廢線路板協(xié)同處置技術(shù)工藝流程如圖1所示。圖1含銅污泥與廢線路板協(xié)同處置技術(shù)工藝流程2煙氣處理工藝熔煉過(guò)程中產(chǎn)生的CO和有機(jī)物在爐膛的上部空間內(nèi)與二次風(fēng)充分燃燒，本工藝在上升煙道處加入三次風(fēng)，確保煙氣中夾帶的有機(jī)物徹底燃燒，煙氣溫度控制在1250~1350°C。煙氣進(jìn)入余熱鍋爐回收余熱，本工藝采用SNCR工藝進(jìn)行脫硝，脫硝劑采用氨水或尿素，控制余熱鍋爐出口溫度在500~550C，再經(jīng)急冷塔驟冷至200C后進(jìn)入布袋收塵器。在布袋收塵器前管道內(nèi)噴入活性炭吸附可能存在的二嗯英，除塵后的煙氣送入濕法脫酸塔進(jìn)一步脫除酸性氣體，達(dá)標(biāo)后經(jīng)煙囪夕卜排。本工藝在布袋收塵器前預(yù)留一套干法脫硫裝置，以適應(yīng)污泥原料中含硫量的波動(dòng)，當(dāng)煙氣中SO2較高時(shí)，開啟干法脫硫裝置，可大大減輕濕法脫酸塔負(fù)荷，既能確保煙氣中含水不會(huì)過(guò)高，又能減少脫酸塔產(chǎn)生的廢水量。余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽大部分回用于污泥干燥，剩余部分用于布袋收塵器的殼體保溫以及脫酸塔出口煙氣再熱，使得煙氣消白后從煙囪達(dá)標(biāo)排放。3技術(shù)參數(shù)指標(biāo)本工藝主要技術(shù)參數(shù)與指標(biāo)如表3所示。表3主要參數(shù)與指標(biāo)序號(hào)項(xiàng)目單位指標(biāo)1床能力t/(m2?d)45-502煙塵率%73爐作業(yè)率%>954黑銅含銅品位%85-905冰銅含銅品位%44-486銅回收率%>957渣含銅%<0.74工藝優(yōu)勢(shì)采用富氧熔池熔煉技術(shù)協(xié)同處理含銅污泥和廢線路板具有以下優(yōu)勢(shì)。一是工藝可靠。工藝技術(shù)成熟，成套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，爐作業(yè)率高，爐壽命長(zhǎng)。二是能耗低。充分利用廢線路板中有機(jī)物燃燒產(chǎn)生的熱值，減少燃燒加入量，同時(shí)余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽回用于污泥干燥，大幅降低能耗。三是處理能力大。熔池熔煉床能力高，熱效率高，反應(yīng)迅速且充分，金屬回收率高。四是原料適應(yīng)性強(qiáng)。備料簡(jiǎn)單，也能適應(yīng)其他含銅物料。煤、炭精、廢活性炭等均可作為還原劑，天然氣、粉煤、重油、廢礦物油等均可作為燃料。五是環(huán)保效果好。反應(yīng)溫度高，有機(jī)物燃燒徹底。采用富氧可大幅減少煙氣量，煙氣處理采取3T+E技術(shù)，同時(shí)將干、濕脫硫工藝相結(jié)合，使得〃三廢”排放指標(biāo)先進(jìn)。六是經(jīng)濟(jì)效益好。主原料都是可提煉出高價(jià)值產(chǎn)品的危廢，企業(yè)采取收處置費(fèi)及銷售金屬產(chǎn)品的雙重獲利模式。5結(jié)語(yǔ)含銅污泥和廢線路板是重要的可再利用資源，采用富氧側(cè)吹熔池熔煉技術(shù)將二者協(xié)同處理，能夠高效地綜合回收其中的有價(jià)金屬，給企業(yè)帶來(lái)很高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。參考文獻(xiàn)【相關(guān)