废线路板闪速炼熔资源化处理系统

的研究与产业化项目可行性报告

2 0 0 8 年 8 月

一、本项目的背景和意义

二、国内外废线路板处理技术和发展趋势

1、国内外废线路板处理技术及分析

2、国内外废线路板处理现状

3、国内外废线路板处理技术发展趋势

4、本项目依据的技术原理

三、 项目研究内容、技术关键及主要创新点

1、主要研究内容

2、技术关键

3、主要创新点

四、 项目预期目标

1、主要技术指标

2、经济效益

3、产业前景

五、 项目实施方案、已研究内容和待研究内容及计划进度

1、项目实施方案

2、已研究内容和待研究内容

3、计划进度

六、 现有工作基础和条件              

七、 结论

一、 本项目的背景和意义

随着电子信息产业的快速发展，电子垃圾的数量正以每年10~15%的速度增长，成为世界上数量增长最快的垃圾。据统计，世界上每年产生的电子垃圾达2000万吨以上，其中美国约700~800万吨，德国约180万吨，法国约150万吨。中国是世界上电子产品消费大国，仅家用电器（如电脑、电视机、手机、洗衣机等）社会保有量达数十亿台，每年因更新换代而废弃数量不少于700万吨，此外国外约70%的电子垃圾通过各种渠道流入中国，每年数量超过1000万吨，中国正成为世界上{zd0}的电子垃圾聚集地。

几乎所有的电子垃圾中都含有线路板，据推算，中国每年因电子电器报废产生的废线路板数量超过100万吨。

另外，中国已成为世界{zd0}的线路板生产国，产量已占全世界产量的40%，以06年生产1.6亿平方米线路板推算，在生产过程中产生的边角废料和废品达30万吨以上。

废线路板不同于一般生活垃圾，废线路板由玻璃纤维强化树脂、塑料和多种金属组成，还含有有毒的溴化阻燃剂，不带元件废线路板含有20%以上的铜，带元件的线路板还含有铁、铝、铅、镍、锂、钴等金属和陶瓷、玻璃类非金属，其中普通带元件废线路板一般含有铜25%、铁5%、铝5%、镍0.5%、贵金属金40-80克/吨，每吨废线路板的潜在价值达20000元以上，每年可以从废线路板中回收金属价值达300多亿元。如果不合理回收利用，不仅造成环境污染，而且浪费了宝贵的金属资源。如何科学地回收处理废线路板是环保工作者面临的巨大挑战。

二、 国内外废线路板处理技术现状和发展趋势

1、 国内外废线路板处理技术与分析

近十年来，电子垃圾的回收处理成为全球环保的焦点，美国、欧盟及日本等国家都制定了相关法律、法规，对电子垃圾强制性回收处理，禁止焚烧、填埋等污染环境的处理方法。我国正在制定《废旧家电及电子产品回收处理管理条例》和《废电子电器产品处理污染控制技术规范》，已公布了征求意见稿，不久将正式发布实施。国内外科技工作者一直积极探索电子垃圾的回收处理技术，其中废线路板的回收处理是电子垃圾回收处理的核心技术。

综合国内外现行的废线路板回收处理技术，可分为热处理、化学处理和机械处理三种方法。

（1）热处理方法

热处理方法包括焚烧、热裂解、鼓风炉熔炼等方法，其基本原理是将废线路板中塑料、树脂等直接燃烧或气化裂解，经高温处理，分离废线路板中金属和非金属。目前国内应用于实际生产的只有鼓风炉熔炼。

鼓风炉熔炼是将焦炭、熔剂和拆解后的废线路板从炉顶加入炉内，空气从炉体底部鼓入，焦炭和树脂燃烧产生高温使废线路板熔化，线路板内玻璃纤维、陶瓷等与熔剂一起产生低熔点硅酸盐炉渣，熔融金属和炉渣一起流出并自然沉降分离，从而得到粗铜和炉渣。

鼓风炉熔炼虽然工艺简单，投资小，但有致命弱点：因废线路板在炉膛上部低温裂解与不xx燃烧，产生大量黑烟和灰尘，烟气中含有大量二噁英、呋喃等有毒气体。

（2）化学处理方法

化学处理方法是将拆解后的线路板投入酸池内，浸取其中金属，浸取液再经萃取、沉淀、置换过滤、蒸馏除杂及电解等工艺，可获得电解铜与贵金属金、银等。

化学处理方法的主要缺点：1难以处理成分复杂的带元件废线路板；2浸出液和残渣具有腐蚀性和毒性，若处理不当，易引起二次污染；3废线路板基体仍然需再次处理；4工艺流程长，操作复杂；5生产成本及环保处理费用较高。

化学处理方法适宜处理金、银等贵金属含量较高的废线路板。广东汕头贵屿镇曾经采用酸浸工艺提取废线路板中的铜和金，由于工艺落后，设备简陋，环保意识差，已造成严重污染，因此作坊式的处理方式已被取缔。

（3）机械处理方法

机械处理方法是根据材料间物理特性的差异包括密度、导电、磁性、表面特性等进行分选的方法，废线路板的机械处理包括拆解、破碎、粉碎、分选等过程。工业化应用的机械处理方法有电选和重力选矿两种，其中重力选矿法的使用较为普遍，电选仍处于试验研究阶段。

重力选矿法处理废线路板，首先将拆解后的废线路板破碎到一定块度，然后再粉碎至1mm以下，使废线路板的金属和非金属部分充分分离，{zh1}利用比重差异通过水力摇床或空气分离器将金属和非金属分离开来。

较早处理废线路板采用水力摇床，但由于废线路板内含有多氯联苯、多溴联苯、铅、汞、镉等有毒物质，废水需进一步处理，所以在《废电子电器产品处理污染控制技术规范》中明确提出不宜采用。但国内多数处理单位仍采用水力摇床，随着环保监管力度加大，水力分选法正逐步被风选法替代。

但风选处理法存在缺点：1得到金属纯度一般80-90%，仍含有10-20%非金属粉末，金属直接利用有难度；2金属回收率偏低，{zg}达92%；③非金属粉末主要成分为玻璃纤维、树脂，仍属于危险废物，目前仍难以处理。

2、 国内各种处理技术的应用现状

国内专业处理废线路板的工厂还比较少，据见诸报道的天津泰鼎、无锡伟城、河北辛集等采用化学方法，主要处理镀金或含金量高的废线路板，年处理能力达数千吨。处理废覆铜板、线路板残次品主要采用机械粉碎——水力摇床工艺。由于水力摇床的分选效率低，废水中含有有毒物质，对环境污染很大，现正逐渐被机械粉碎——风力分选法所替代。

数量{zd0}的带元件废线路板目前主要采用鼓风炉熔炼，分布在浙江台州，广东清远、汕头地区，一般一台炉子年处理近万吨的废线路板，却基本上无烟气处理系统，给当地环境带来巨大危害。

国外已采用卡尔多炉熔炼、顶部浸吹熔炼、气化—熔融等处理技术，由于技术要求高，设备投资大，在国内未见其应用报道。

其它处理方法如高温蒸馏、静电分选、等离子高温热解等方法仍停留在研究阶段，未实现产业化。

总体来说，我国的废线路板回收处理技术还比较落后，已不能适应我国电子信息工业的快速发展，及节约资源、保护环境的社会发展要求。

3、 国内外废线路板处理技术的发展趋势

目前废线路板的几种处理方法都存在一定缺陷，机械粉碎--风力选矿方法虽然正在大力推广，但仅适用于处理废覆铜板和不带元件的废线路板，生产的金属产品含有10-20%的玻璃纤维和树脂粉末，仍需进一步环保处理。而化学方法回收一般适于贵金属含量高的废线路板。

真正做到废线路板的资源化回收利用仍要攻克两项关键技术，一是高效熔炼技术，达到金属和非金属的分离目的，同时实现减量化、资源化的目的；二是烟气治理技术，如何避免产生二噁英，达到无害化处理目的。在熔炼技术上要寻找处理效率高、节约能源、金属回收率高、可同时处理各类废线路板的先进工艺，这种工艺还要兼顾烟气处理成本，达到无害化、减量化、资源化的处理目的。

4、 本项目依据的技术原理

大洲公司根据多年的试验研究，在国内率先提出采用闪速熔炼资源化处理废线路板工艺。

自从1949年芬兰奥托昆普闪速炉和1953年加拿大国际镍公司因科闪速炉工业应用50多年以来，闪速熔炼已发展为铜、镍、铅精矿熔炼的主要方法。据不xx统计，全世界有近30个国家已建设60余座闪速炉，生产能力已超过世界铜矿产量的50%。闪速熔炼技术在我国也得到了快速的发展，江西贵溪冶炼厂、甘肃金川镍业公司、安徽金隆铜业公司、山东祥光铜业公司已建成年处理量30—50万吨闪速冶炼炉，50多年的发展验证了闪速熔炼技术的巨大优越性。但是，目前为止，还未见过闪速熔炼在处理废线路板方面的报道。

闪速熔炼与煤粉燃烧十分相似，基本原理是硫化精矿粉通过原料喷枪喷入高温炉膛内，在高温的氧化气氛中，精矿中部分硫和铁的氧化释放的热量将精矿和熔剂熔化，金属锍与熔渣因比重不同而分离，从而完成燃烧和熔炼的目的。

废线路板主要包含金属、玻璃纤维、塑料及树脂等物质，其中，塑料和树脂大约占30%左右，发热量大约12000MJ/kg，已超过铜镍精矿的发热量，所以废线路板经过拆解、破碎、粉碎后，作为原料已满足闪速熔炼的基本条件。

虽然废线路板的闪速熔炼处理与一般的铜镍精矿粉熔炼原理相同，但在工艺上有很大区别，废线路板的处理量较小，一般不及铜镍熔炼处理量的十分之一，也不能生搬硬套地模仿已有的炉型和尺寸，另外，处理废线路板还要考虑烟气治理的特殊性，所以必须通过试验来确定{zj0}的炉体尺寸与配套设备，以及{zj0}的操作参数。

三、项目主要研究开发内容、技术关键及主要创新点

1、 项目主要研究内容

本项目工艺流程见下图：

废线路板闪速熔炼资源化处理系统工艺流程图

（1） 原料处理系统：无元件的废线路板和废覆铜板经过破碎、粉碎处理可直接作原料，有元件的废线路板按照处理技术规范，首先拆解可直接利用元件、大块铁、铝、塑料、电源、电容器等，再经过破碎、磁选、粉碎后作闪速熔炼炉的原料。

（2） 闪速熔炼系统：闪速熔炼处理废线路板的基本过程：废线路板粉碎后的粉末，与空气（富氧空气）一起，由特制喷嘴以一定速度喷入闪速炉高温炉膛内，由于粉末与氧气接触充分，在高温作用下，迅速完成燃烧和熔化反应，金属熔融落入炉底，少部分金属如铝、铁、氧化放热，玻璃纤维及陶瓷类物质与造渣熔剂一起熔化成炉渣，塑料、树脂燃烧产生烟气进入烟气处理系统。

（3） 炉渣贫化系统：由于闪速熔炼是在氧化性气氛下进行，比铜氧化性强的金属优先氧化，为了产出精铜，少量铜也以氧化铜熔入炉渣，所以必须对炉渣贫化，提高铜的回收率。炉渣贫化是在矿热电炉内进行，通过控制还原剂用量，达到铜xx还原而铁等金属基本不还原目的，以产出品位高的粗铜，同时控制炉渣含铜量。

（4） 烟气处理系统：闪速炉排出烟气进入二燃室，二燃室温度在1000-1200℃烟气停留超过2秒，使二噁英充分分解，烟气进入余热锅炉和喷雾急冷塔，迅速将烟气冷却到200℃左右，避免二噁英再次生成，烟气再经过脉冲布袋除尘，除尘后烟气经过碱液喷淋脱酸后排入大气。废液过滤处理后排入污水管。

（5） 本项目主要研究原料性质对熔炼影响、小型闪速熔炼炉及配套设施的设计制作、熔炼操作的具体工艺参数、废气处理方法和处理系统设计，通过系统的试验研究，掌握熔炼基本规律，达到处理系统的正常稳定工作，为实现废线路板闪速熔炼资源化处理项目的产业化奠定基础。

2       、技术关键

2．1 适应处理量和原料性质的喷枪的研制是本项目的技术关键之一。

闪速熔炼的正常运行取决于设备的完好状态和各种生产条件的xx控制。原料喷枪是闪速熔炼的关键设备之一，直接影响到物料的均匀分布和燃烧状态，其寿命影响系统的作业率。原料数量、工艺风速和氧气流量等操作参数直接决定了熔炼是否能够顺利进行，产出精铜质量是否稳定。此外炉衬材料、出渣口材料等影响熔炼炉使用寿命。

2．2 矿热电炉贫化炉渣的操作是稳定粗铜质量和提高铜及贵金属回收率的关键。

必须通过试验，确定{zj0}的电炉技术参数，根据炉渣内含铜量高低，调整还原剂用量，以稳定粗铜品位和提高金属回收率，

2．3 烟气处理是实现废线路板无害化处理的关键。

采用闪速熔炼工艺目的之一就是减轻烟气处理负担，闪速熔炼采用富氧空气使烟气量和灰尘减少，高温炉膛内二噁英分解xx，经过除尘脱酸处理，达到环保要求。本系统的技术关键是高温烟气如何实现快速冷却，避免二噁英再合成，以及如何提高设备的耐腐蚀性能。

3       、主要创新点

3．1 本项目可以综合处理各类线路板。

国内现有的几种处理方法都有局限性。化学处理法只适合处理成分简单的线路板，机械粉碎—风力分选法适合处理废覆铜板，产品属半成品，不能直接应用，这两种方法都不适合处理有元件废线路板，而且产生的玻璃纤维树脂粉至今没有得到再利用，只好填埋处置。

本项目综合了机械粉碎—风力分选法和闪速熔炼两项技术，可以处理各种废线路板。

3．2充分利用了废线路板中塑料和树脂的热量，节约能源，减少废气排放。

鼓风炉熔炼消耗焦碳，烟气难以处理，严重污染环境，闪速熔炼不用焦碳，充分利用了废弃热量，同时解决了玻璃纤维树脂粉无法利用的难题。

3．3 采用富氧空气闪速熔炼，熔炼温度高，二燃室温度高达1200℃以上，使二噁英充分分解。

3．4 可以产出精铜和粗铜两种产品，且金属回收率高。

经过拆解后的废线路板主要回收铜和贵金属，含有少量的铁等金属富氧熔炼被氧化，所以可产出含量98%的精铜。炉渣经过矿热电炉贫化，回收被氧化的铜，产出粗铜，贵金属98%富存于精铜内，所以废线路板内铜和贵金属回收率高。

四、项目预期目标

1、 主要技术指标

1．1 精铜品位  98%

1．2 粗铜品位  80-90%

1．3 炉渣含铜  <0.5%

1．4 铜回收率  >98%

1．5 贵金属回收率  >96%

1．6 鼓风含氧量  30-35%

1．7 废气、炉渣达到GB 18484 标准要求

2 社会效益

2．1 符合循环经济政策，废线路板的资源化处理已被国家科委列为“十一五”重大科技支撑计划的一个课题，本项目处理废线路板回收的金属可直接再利用，达到资源化、无害化、减量化的处理目的。

2．2 符合节能减排的产业政策，采用闪速熔炼工艺，既充分利用了废线路板的热量，节约能源，减少了废气的排放，又将玻璃纤维等难处置的物质变成可利用的炉渣。

2．3 废线路板中危险废物得到环保处理。

3、 经济效益

一套年处理7000吨废线路板的设备总投资约350万，可回收金属铜1750吨，金80千克，产值约7120万元，估算利润700万元，投资回收期6个月。

4、 产业前景

中国已成为电子电器生产和消费大国，每年生产过程产生的废覆铜板和线路板超过30万吨，每年因电子电器更新淘汰产生的废线路板也超过30万吨，国外进口到国内的废线路板超过100万吨，所以每年中国要处理超过160万吨的废线路板，经济价值超过300亿元。

随着《废电子电器产品处理污染控制技术规范》的发布实施和环保监管力度的加大，现有落后的处理工艺逐渐被淘汰，全国需要100多套年处理1万吨规模的闪速熔炼处理系统。

在电子工业发达珠三角、长三角地区可建设数套废线路板闪速熔炼处理系统，在中西部欠发达地区，可区域性集中建设一套处理系统。

五、项目实施方案、已研究内容和待研究内容及计划进度

1 项目实施方案

1．1原料准备：需要研究原料的热量和不同种类废线路板的{zj0}配比，虽然国内废线路板的拆解、破碎、磁选和粉碎技术与设备已基本成熟，但仍需对风选部分改进，以适应闪速熔炼对原料的要求。

1．2 闪速熔炼炉：首先设计制作处理量100KG/H的小型试验炉，探索废线路板熔炼的可行性，再设计制作300KG/H的小型试验炉，研究各种因素对熔炼效果的影响，{zh1}设计制作处理量1000KG/H半工业性闪速熔炼炉，深入研究各种因素对熔炼效果的影响，达到稳定操作的目的，通过对富氧浓度对熔炼的影响，综合核算生产成本，达到降低处理成本的目的。

1．3 炉渣贫化：通过矿热电炉对炉渣的还原熔炼试验，确定还原剂的用量，确定合适的渣型，提高有价金属的回收率。

1．4 烟气处理：通过对烟气的急冷处理温度的控制，研究二噁英再次生成的条件，通过酸气对设备腐蚀情况的考察，选择合适耐腐蚀材料，进一步考虑余热的利用。

1．5 废渣、废水的处理：炉渣成分保持稳定，可以作水泥原料。研究除尘灰尘含有的金属如何回收和处置，研究如何有效喷淋脱酸及废水处理。

2、已研究内容和待研究内容

大洲公司十余年一直回收处理废线路板，同时积极研究废线路板的处理技术，早期采用机械粉碎—水力摇床分选法生产，后期采用机械粉碎—风力分选法生产。公司曾用鼓风炉熔炼、干馏法 、中频炉熔炼等工艺处理废线路板，但因环保或技术问题未取得xx成功。

2007年开始开发闪速熔炼技术，经过一年多的试验研究，已在100KG/H和300KG/H两套试验炉上取得成功，已顺利处理废线路板近百吨。

2．1 已研究内容

2．1．1 掌握废线路板的基本特性和作为闪速熔炼原料的基本条件。

2．1．2 闪速熔炼用小型喷枪的研究和制造。

2．1．3 小型闪速熔炼炉的设计和烟气处理系统设计。

2．1．4 小型闪速熔炼炉的炉衬选材和砌筑方案。

2．1．5 小型贫化用矿热电炉的研究和制造。

2．1．6 小型闪速熔炼炉处理废线路板的基本操作管理。

2．2 待研究内容

2．2．1 高效率、高寿命喷枪的研制。

2．2．2 原料处理量、工艺风量、含氧浓度、喷入速度等参数的{zy}化选择。

2．2．3 保证炉渣贫化后粗铜品位稳定的操作参数。

2．2．4 余热的再利用和管道积灰的xx。

2．2．5 除尘灰中铅、锡、铜等金属的回收。

2．2．6 整个生产过程的监控和自动控制系统开发，对工艺条件进行详细测试和深入研究。

3、 计划进度

1998-10—2006-10   废线路板的拆解、破碎、磁选和粉碎设备正常运行。（采用机械粉碎—水力和风力分选法处理）

   2006-11—2007-04  分析国内现有废线路板处理技术和处理现状，确定采用闪速熔炼工艺和烟气处理流程。

   2007-05—2007-08  设计制作处理量100KG/H小型试验炉及配套设施烟气处理系统，建成后试验数天。

   2007-09—2008-03  设计安装处理量300KG/H试验炉，试验运行十余天。

   2008-04—2008-10  设计安装处理量1000KG/H半生产闪速熔炼炉。

   2008-11—2009-05  通过试生产运行深入研究闪速熔炼炉处理废线路板的具体操作参数，达到工艺成熟，生产稳定的目的，编写操作规程，起草系统标准。

   2009-06—2009-10  自动化控制系统的研究与开发。

六、现有工作基础和条件

杭州大洲物资再生利用有限公司是浙江省进口废物定点加工利用单位，是浙江省具有废线路板回收处理资质单位，公司位于交通便利配套设施齐全的塘栖工业开发区，占地30亩，生产厂房8000平米，电力、生产用水、热力供应、排水能力均有充足保障。

6.1供水：本项目用水由现有厂区给水管网接入，由塘栖自来水厂供水。

6.2排水：采用雨、污、废分流制；雨水经收集后排入附近河道；目前生活污水处理后排入西侧运河，本项目部分废水自行处理后回用，其余废水近期自行处理达一级标准后排入西侧运河；远期排入市政污水管网，由塘栖污水处理厂处理达标排放。

6.3供电：由现有厂区电网接入，由唐家埭供电系统提供。公司采用单路10KV高压供电，高压电经公司1台S9-400/10变压器降压至380V通过6条0.4KV低压电力线路向全厂供电。配电房内装有8台总容量为200KVAR电容器组进行集中无功补偿。

大洲公司现有员工150名，其中从事废线路板处理技术开发专业技术人员20余名，具有较强自主开发和组织生产能力。08年3月大洲公司与浙江科超电子材料有限公司联合成立浙江大洲固体废物处置研究所，与国内有关大专院校科研单位密切合作，积极开展废线路板及其它固体废物综合利用的研究，为本项目的实施提供技术保证。

公司从1993年起，一直研究并实践废线路板各种处理方法，现已取得关于废线路板处理专利六项。废线路板闪速熔炼资源化处理系统已经通过了100KG/H、300KG/H规模的试验，取得了丰富的实践经验，现在1000KG/H规模的生产线正在建设中，具备半工业性试验生产的基本条件。

七、 结论

    综上所述，本公司实施的废线路板闪速熔炼资源化处理项目，技术路线明确，工艺流程科学完善，并通过小型试验和废气废渣的现场检测，充分证明该项目的可行性。该项目属国际xx，能够保证连续稳定生产。

深入地研究1000KG/H规模的废线路板闪速熔炼资源化处理系统，可以为该处理技术的推广应用提供可靠的技术保障，确保系统持续稳定地工作，实现该处理技术的产业化。

为政府引导目前使用落后的，对环境造成不同程度污染的鼓风炉进行熔炼的中小企业进行技术改造，升级换代。从而达到即保护了环境，有力制止那些无证人员及个别企业受利益驱使进行破坏环境的违法焚烧，又使具有一定规模的有资质的危废处置企业能获得发展机会，不断提高经济效益，达到保护与发展这两个经常处于对立面的两个方面，在本工艺的重大发明与积极推广的条件下的双赢与统一。