顶吹熔炼协同处理废电路板生产实践

万黎明，乐安胜，赵祥林，刘贤龙

（大冶有色金属集团控股有限公司，湖北 黄石 435005）

1 引言

随着电子产品不断更新，电子废弃物与日俱增，废电路板的回收成了一个难题。随着铜冶炼产能近几年不断提升，铜精矿资源趋于紧张，固废有价金属的回收越来越受到重视。废电路板回收有机械破碎分选、火法焚烧和湿法酸浸等工艺。这些方法因处理量小、污染环境而未规模化应用。近年来，改进火法冶金工艺处理废电路的方法开始逐渐推广［1-7］。大冶有色采用顶吹熔炼处理铜精矿，经过多年探索后，已实现了规模化处理废电路板［8-10］。

2 主要生产工艺简介

2.1 全厂生产工艺

将废电路板进行破碎，分检出含铜块料，与铜精矿、渣精矿、石英石和煤等组成混合炉料进入顶吹炉中熔炼，生成铜锍和炉渣。铜锍运至转炉吹炼，炉渣缓冷后进行渣选。铜锍通过转炉吹炼和阳极炉精炼生产阳极板。阳极板送往电解车间通直流电精炼，生产出高纯阴极铜和阳极泥。熔炼和吹炼的SO2烟气进行制酸。生产流程见图1。

2.2 生产系统介绍

2.2.1 废电路破碎系统

废电路板破损系统（图2）是将块状的废电路板卸料、破碎、除铁和除铝，生产小于50mm×50mm块状碎料，并配有烟气净化系统和布袋收尘系统。

图2 电路板破碎设备连接示意图

废电路板存储料仓底部设有电动料仓阀，电动料仓阀的出料口设有皮带输送机，将物料传送至破碎机进料口。破碎后的物料经破碎机出料口传送至钩分机，钩分出物料中的铜丝。钩分机下方设有铜丝收集斗，钩分机出料口设有第二皮带输送机，将物料传送至筛分机。所述磁选机位于第二皮带输送机上方，并在磁选机的出料口设有铁料收集斗。所述筛分机根据物料大小将物料筛分成大、中、小三种规格后，设置不同电流，分别进入各自对应的电涡流分拣机。电涡流分拣机将物料中的铝块和铜块进行分拣，分别通过铝块出料口和铜块出料口，掉落至各自的输送皮带上，分别传送至铝料收集斗和铜料收集斗。废电路板破碎系统主要工艺设备见表1，技术指标见表2。

表1 废电路板破碎系统主要工艺设备

表2 废电路板破碎系统技术指标

图1 生产流程图

通过废电路板破碎系统处理后的废电路板，尺寸大小和成分满足澳斯麦特炉生产原料要求。

2.2.2 熔炼系统

澳斯麦特炉系统主要由澳斯麦特炉炉体、喷枪系统等部分组成。熔炼系统主要参数如表3。

表3 熔炼系统工艺设施参数

3 生产实践

3.1 生产情况

从2019年开始澳斯麦特炉系统加入废电路板的工业生产，加入量为1～10t/h。受系统检修及采购不足影响，入炉量未达到设计值，剔除检修期，平均处理量740t/m。近一年入炉量如图3。

图3 近一年废电路板入炉量

3.2 原料成分

从表4～表7看出，废电路板中铜含量较高，基本接近低品位铜精矿。铁和铝等高熔点和有害金属比重加大，所以进行破碎剔除。

表4 废电路板主要金属成分 %

表5 废电路板有机物主要元素 %

表7 铜精矿主要成分 %

3.3 熔炼作业参数

熔炼作业参数即澳斯麦特炉生产工艺参数见表8。

表8 澳斯麦特炉生产工艺参数

3.4 环境监测

废电路板中含有大量有机物及卤族元素，在焚烧时易生产二噁英。

现代的垃圾焚烧处理设计中一般采用“3T”原则来控制二噁英。主要原则为燃烧温度保持在800℃以上；在高温区域送入二次空气，充分搅拌混合增强端流流速；延长气体在高温区域停留时间［11-12］。

澳斯麦特炉处理废电路完全满足以上三点。炉体熔体温度一般为1200℃，达到800℃以上；澳炉中部喷枪有氧气、喷枪风和套筒风（合计5万Nm3/h左右），前两者主要是用于燃烧，套筒风主要是用于冷却喷枪，相当于送入二次空气，大量风吹入高温熔体里，富氧情况下剧烈反应，形成端流烟气流；炉体内径5m，炉高18m，另外还有上升和下降烟道（75m），烟气在高温区域有充足停留时间。生产中要进行环境监测，结果见表9。

表9 废气二噁英检测情况 ng-TEQ/m3

表10为二噁英控制标准。从监测结果可以看出，二噁英远低于国家相关控制标准。

表10 二噁英控制标准 ng-TEQ/m3

4 效益

废电路板有价金属含量较高，其有机物在炉中燃烧产生大量热量，可降低冶炼成本，增加金属回收效益。金属回收率见表11。

表11 顶吹熔炼处理废电路板金属回收率

废电路板的这一规模化工业生产模式，能够达到固废资源化和无害化的处理目的，符合循环经济、节能减排和“双碳”目标要求。

5 结论

废电路板破碎后采用磁选和三级涡流选分离，铁和铝剔除率均达到95%，满足入炉要求。顶吹熔炼协调处理废电路板最大入炉处理量高达10t/h，实现了规模化工业生产。通过对烟气监测，二噁英含量远低于国家标准的控制限值。顶吹熔炼协调处理废电路板金属回收率高，有较高的经济效益，可实现环境友好型生产模式，符合政策要求。