專利名稱：處理含金屬廢料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于處理含金屬廢料的方法，它適合從各種類型的廢料中回收金屬組分，這些廢料包括小致空罐頭盒，大致家用電器，汽車，以及電收塵器收集的煙塵，爐渣，金屬屑等。更具體地說，本發(fā)明涉及一種含有用金屬的廢料的真空加熱處理方法，這些廢料包括廢罐頭盒、電池、家用電器、汽車、自行車等，以便回收金屬組分和各種其它類型的化合物(鹵化物、氧化物等)。
詳細(xì)地說，本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種處理廢電池的方法，它可用于無害地處理所有用過的電池及其它的金屬廢料。尤其是，本發(fā)明涉及一種處理廢電池的方法，用這種方法無需對(duì)廢電池進(jìn)行預(yù)先的破壞處理，可直接對(duì)各種廢電池進(jìn)行熱處理，回收金屬和非金屬的有價(jià)值物質(zhì)，將其它組分變?yōu)榭蓙G棄的無害殘?jiān)?br> 本發(fā)明還涉及一種處理方法，它通過一種簡(jiǎn)單的處理過程，就可從廢料，如印刷電路板和廢棄的馬達(dá)，以及在各種電氣和電子裝置中所用的電纜中回收高純、高價(jià)值的銅，以及從那些由于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)(它包括化學(xué)穩(wěn)定的，有機(jī)高分子量物質(zhì))而通常難以進(jìn)行分離的廢料中回收高純、高價(jià)值的銅。
因?yàn)榧矣卯a(chǎn)品，電氣和電子裝置，汽車等行業(yè)隨著技術(shù)的加速進(jìn)步而不斷向市場(chǎng)推出新機(jī)器，這些行業(yè)中的用過的或舊機(jī)器的廢料的體積迅速增加，在食品和飲料工業(yè)中廣泛作為容器使用的空罐頭盒的廢料也急劇增多，用于處理這種廢料的場(chǎng)地已經(jīng)達(dá)到極限，而且這種廢料的再生不僅是個(gè)廢料處理場(chǎng)地的問題，而且從地球資源短缺的角度來看也是一個(gè)問題。
高價(jià)值的金屬如金、鉑和其它稀有金屬通常都得到回收，但對(duì)于不太貴重的金屬來說，不可避免地存在與廉價(jià)原始材料之間的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，從工業(yè)廢料中回收相對(duì)貴重的再生材料是受這些再生材料的價(jià)格趨勢(shì)控制的，考慮到現(xiàn)在常規(guī)回收過程碰到的困難，人們期待著建立一種高效、低成本的回收方法。
例如，對(duì)于空罐頭盒的回收過程，現(xiàn)在在鋁盒和鋼盒的自動(dòng)分離之前，通常用一臺(tái)壓平機(jī)將要回收的空罐頭盒壓平，再將鋁盒直接送到電爐中，而鋼盒則送到一個(gè)分離罐頭盒蓋部分的鋁的處理步驟，此后用一臺(tái)切碎機(jī)將壓平的鋼盒破碎，在一臺(tái)回轉(zhuǎn)窯中將罐頭盒的油漆燒掉，再將鋁的部分熔化(回收)，剩余的鋼部分形成塊狀后，被送到高爐熔煉。
但是，因?yàn)樵谶@種回收方法中，回轉(zhuǎn)窯的油漆燃燒處理步驟是在約700℃的所謂的氧化爐中進(jìn)行的，鐵和鋁的氧化加劇，不可避免要降低鐵和鋁的金屬部分的回收率，并且由于在回收的鐵中還殘留有鍍?cè)诠揞^盒上的錫，或在一些情況下還有其它金屬組分，必然導(dǎo)致生產(chǎn)價(jià)值的降低。
此外，對(duì)于廢電池來說，只有汞電池能無害處理并回收有價(jià)值的物質(zhì)，在其處理方法中，從各種廢電池中分離并回收汞電池，用機(jī)械方法將其破壞，再將其加熱以回收汞，并將電池轉(zhuǎn)化為僅為無害的金屬以及無機(jī)物質(zhì)的殘?jiān)?。然而，這種方法還沒有成為一種工業(yè)方法，因?yàn)閺脑S多廢電池中揀選汞電池以及在預(yù)處理階段的機(jī)械破壞涉及很大的費(fèi)用。
另外，作為一種從印刷電路板中回收銅組分的方法，這些印刷電路板是從廢棄的個(gè)人計(jì)算機(jī)中大量收回的，首先要將板很細(xì)地粉碎，再加鹽酸或硫酸處理，將銅轉(zhuǎn)化為氯化物或亞硫酸鹽，將它們從塑料中分離并回收；但是，這沒有得到推廣并成為一種工業(yè)化方法，因?yàn)樗且环N有復(fù)雜步驟的非直接的方法，還需要流出液的處理設(shè)備等。
類似地，從各種工業(yè)廢料，包括廢棄的家用電器回收金屬組分的方法，基本上是通過燃燒除去有機(jī)組分，并在金屬組分熔點(diǎn)不同的基礎(chǔ)上進(jìn)行熔融提煉，因而不可避免存在氧化物形式的金屬組分的損失，而且難以獲得高純度的某種特定金屬組分，而且也不可能分別回收各種化合物，例如氧化物和鹵化物。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種處理金屬廢料的方法，它通過簡(jiǎn)單的處理工藝，就可以以高的純度和高的產(chǎn)率從各種含大量某些金屬組分的廢料中回收各種類型的有用金屬組分。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是同時(shí)分離并回收諸如金屬氧化物和鹵化物等化合物。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種處理廢舊電池的方法，它不僅可以用于通常被處理并回收的汞電池，也可用于其它不經(jīng)過處理就丟棄的原電池，以及其它的金屬廢料，這種方法可以廉價(jià)地從這些電池等廢料中回收有用的金屬和非金屬，并將廢料轉(zhuǎn)變成無害的、可丟棄的無機(jī)殘?jiān)?br> 本發(fā)明的一個(gè)特殊的目的是提供一種工業(yè)化的、高價(jià)值的處理廢電池的方法，這種方法對(duì)要回收的廢電池進(jìn)行熱處理，這些廢電池是各種電池的混合物，不用預(yù)先對(duì)它們進(jìn)行分離和破壞，就能回收有用的金屬和非金屬，并將廢電池轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓙G棄的，無害的無機(jī)殘?jiān)?br> 本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種真空熱處理的方法，它可用來處理含各種金屬，尤其是銅的各種廢料，可以以高的產(chǎn)率回收高純的各種金屬組分。


圖1是一個(gè)示意圖，說明了用于本發(fā)明方法的真空加熱處理裝置，它帶有多個(gè)處理室。
圖2是一個(gè)示意圖，說明了用于本發(fā)明方法的簡(jiǎn)單的真空加熱處理爐。
本發(fā)明旨在實(shí)現(xiàn)上述的目的，它涉及一種處理方法，將含各種金屬的廢料在一個(gè)密封的真空加熱爐中加熱，使?fàn)t溫按階段上升，由于蒸汽壓而在每一溫度水平下蒸發(fā)的金屬組分，金屬化合物通過真空抽吸得以收集，并對(duì)在每一溫度水平熔化的組分進(jìn)行分離和收集。
本發(fā)明還涉及一種處理含金屬廢料的方法，其特征在于將含金屬的廢料破碎至1至50目的粒度，通過重力分離、磁力分離等從破碎材料中回收含金屬的顆粒，將含金屬的顆粒引入真空加熱爐中，爐子抽真空同時(shí)對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱，然后再按階段使?fàn)t溫升高，利用冷凝器和吸附器，通過抽吸在每一溫度水平產(chǎn)生的金屬、金屬化合物和非金屬化合物的蒸汽和氣體對(duì)其進(jìn)行收集和回收，最后以熔體分離熔化的金屬組分。
本發(fā)明還涉及一種上述的用來處理含金屬廢料的方法，其特征在于從破碎至1至50目的粒度的廢料顆粒中分出期望類別的顆粒，其粒度范圍為上述顆粒的±50％，再對(duì)這些顆粒進(jìn)行上述的真空加熱處理。
本發(fā)明還涉及一種用來處理含金屬的廢料的方法，其特征在于上述的真空加熱處理是使用一種真空加熱處理裝置來進(jìn)行的，這種裝置包括一個(gè)帶有真空泵的預(yù)熱室，多個(gè)與預(yù)熱室串聯(lián)的氣密的真空加熱爐，每個(gè)爐子帶有一個(gè)金屬蒸汽冷凝器和一個(gè)非金屬蒸汽吸附器(用于液體和氣體)以及一個(gè)真空泵用來抽吸在爐內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽并使它們通過冷凝器和吸附器，以及一個(gè)熔體分離機(jī)構(gòu)，并且最后一個(gè)真空加熱爐與一個(gè)冷卻室相連，該冷卻室?guī)в幸粋€(gè)冷卻的非氧化性氣體的供料機(jī)構(gòu)。
可用本發(fā)明方法處理的金屬廢料沒有特別的限定。本方法可用來處理以下含金屬的廢料，分配容器如用過的空罐頭盒，電子設(shè)備的部件如印刷電路板，廢棄的汽車部件，廢電池，娛樂機(jī)器如Pachinlco機(jī)等，以及爐渣和電收塵器收集的煙塵，以及任何含銅的廢料。
對(duì)這些廢料進(jìn)行處理時(shí)，它們可以處于被回收時(shí)的形式。但是，最好通過期望的方法對(duì)它們進(jìn)行分離，除去盡可能多的非金屬組分，即木材和塑料，后再將其裝進(jìn)爐內(nèi)，所用的分離方法是例如重力分離和磁力分離，它們通常被用來除去非金屬材料。通過伴隨破碎的這種形式的揀選，可以增加裝入爐內(nèi)進(jìn)行處理的廢料的量，從而縮短在爐內(nèi)的加熱時(shí)間。
此外，對(duì)于待處理廢料的破碎和揀選，應(yīng)使裝入爐內(nèi)時(shí)的待處理廢料的顆粒最終尺寸為1目或更小。限制顆粒尺寸為1目或更小，可以避免在顆粒表面形成裂縫和凹坑，因此在爐內(nèi)熱處理過程中以熔體收集的組分不會(huì)滯留在待處理的廢料上，這一點(diǎn)很有好處、不僅因?yàn)樗梢钥s短處理的時(shí)間(由于小顆粒流動(dòng)性好并可完全回收)，還因?yàn)樵诤罄m(xù)的溫度水平下回收的金屬組分沒有雜質(zhì)，因而不會(huì)降低這些金屬組分的純度。從上述觀點(diǎn)來看，通常將待處理的廢料破碎至約1目到50目的顆粒。尺寸大于1目的顆粒不太好，因?yàn)閷⒋嬖谟辛芽p的顆粒，這能使熔體留在其中，而破碎至50目以下，效率不會(huì)再有提高，因此是沒有效率的花費(fèi)。
此外，在將含金屬的廢料破碎至1到50目之后，優(yōu)選對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的篩選，以分離為粒度在預(yù)定范圍內(nèi)的顆粒混合物類別，最優(yōu)選將它們分成由主要顆粒和顆度在主要顆粒±50％范圍內(nèi)的顆?；旌衔飿?gòu)成的類別。通過將顆粒分成在上述范圍內(nèi)的粒度類別，在熱處理期間可以進(jìn)行每類顆粒的均勻處理，而不出現(xiàn)處理的不均勻性，并且包含高蒸發(fā)溫度組分(不熔化的組分)如鐵(它將保持到最后)的產(chǎn)物的粒度也更加均勻，以進(jìn)一步增加產(chǎn)物的價(jià)值。
此外，為了獲得高的純度，最好利用重力分離和磁力分離預(yù)先從不含這些金屬的顆粒中將待裝入爐內(nèi)的含目標(biāo)金屬的顆粒分離出來。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及廢電池及處理廢電池的方法，它包括在一個(gè)密封的真空加熱爐中加熱廢電池，爐溫是按階段上升的，蒸發(fā)并破壞包括金屬和非金屬的構(gòu)成電池密封結(jié)構(gòu)的外殼結(jié)構(gòu)，并在每一個(gè)溫度水平的階段通過真空抽吸分離并收集在爐內(nèi)產(chǎn)生的金屬和非金屬的蒸汽和氣體。
更具體地說，本發(fā)明涉及一種處理廢電池的方法，它包括將廢電池引入一個(gè)簡(jiǎn)單的密封熱處理爐中，該爐主要包括真空泵，加熱裝置，排料裝置，非氧化性氣體供料裝置，高溫非氧化性氣體貯存裝置，產(chǎn)生的金屬蒸汽冷凝/收集裝置，非金屬組分的冷凝/收集裝置，或上述兩個(gè)收集裝置；真空泵用來抽出從爐內(nèi)產(chǎn)生的金屬蒸汽和非金屬氣體，如果需要，在抽真空以后通過供給一種高溫非氧化性氣體來預(yù)熱爐子，然后再將爐子抽成真空，使用一種加熱裝置按階段地將爐內(nèi)的廢電池升溫，使用一個(gè)冷凝器和氣體吸附器分離和收集在每一溫度水平下產(chǎn)生的金屬蒸汽和非金屬氣體，最后向爐內(nèi)供給一種非氧化性氣體以冷卻處理過的廢電池，如果需要，也可將在高溫下抽出的非氧化性氣體用作預(yù)熱氣體。
本發(fā)明還涉及一種處理廢電池的方法，它包括按順序?qū)⒋幚韽U電池在多個(gè)密封相連的處理室中傳送，這些處理室包括一個(gè)連有真空泵的預(yù)熱室，如果需要預(yù)熱室還可連有一個(gè)高溫非氧化性氣體的貯罐，和多個(gè)密封相連的蒸發(fā)室，它們與預(yù)熱室串聯(lián)連接，每個(gè)蒸發(fā)室通過一個(gè)冷凝器和氣體吸附器按順序與真空泵相連，其中爐溫從直接與預(yù)熱室相連的熱蒸發(fā)室開始，按階段升高，直至最后一個(gè)連有冷卻室的熱蒸發(fā)室，該冷卻室連有一個(gè)冷卻的非氧化性氣體供料裝置，如果需要，還可連有一個(gè)高溫非氧化性氣體貯罐。該方法的基本步驟為將廢電池引入預(yù)熱室，對(duì)預(yù)熱室抽真空以形成一個(gè)真空，然后將它們送至抽成真空的蒸發(fā)室中以在預(yù)定溫度下進(jìn)行熱處理，蒸發(fā)室密封地與預(yù)熱室相連；利用真空泵抽吸在每一溫度下產(chǎn)生的金屬蒸汽和非金屬氣體，并通過冷凝器和吸附器收集它們，然后，將它們送到溫度更高的下一個(gè)蒸發(fā)室以相同方式進(jìn)行熱處理；在收集完每一蒸發(fā)室的金屬和非金屬組分之后，將它們送至冷卻室，用非氧化性氣體冷卻處理過的廢電池的殘?jiān)臓t子內(nèi)將殘?jiān)懦?，如果需要，可在爐子外部的一個(gè)貯罐中貯存高溫非氧化性氣體，以便用來預(yù)熱新的廢電池。
在上述的使用多個(gè)蒸發(fā)室的方法中，可向各個(gè)熱蒸發(fā)室的最后一個(gè)熱蒸發(fā)室連接一個(gè)還原氣體供料裝置，在完成最后一個(gè)熱蒸發(fā)室的熱處理之后，可以向該蒸發(fā)室供給還原氣體，以還原處理過的廢電池。
當(dāng)使用這種還原處理時(shí)，廢電池殘?jiān)械慕饘倩衔锉贿€原，變成更容易回收，并且它們可以與下一組供入預(yù)熱室的廢電池混合一起以便進(jìn)行重新處理。
在一個(gè)更基本的意義上說，本發(fā)明涉及一種處理金屬廢料的方法，它包括在一個(gè)密封的真空加熱爐中于真空下加熱合銅廢料，按階段升高爐溫，直至打破構(gòu)成廢料的金屬和有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，在每一階段溫度下用真空抽吸作為蒸汽和氣體的低蒸汽壓金屬和非金屬，以便對(duì)它們進(jìn)行分離和收集，在最后一個(gè)階段將爐子加熱到銅的熔點(diǎn)以上，以得到用于收集的熔融的銅，然后將其冷卻為固體并回收之。
更具體地說，本發(fā)明涉及一種含銅廢料的處理方法，其特征在將含銅廢料裝入一個(gè)兩平面裝載架中，該裝載架包括一個(gè)熔體捕獲盤和一個(gè)廢料容器，將其引入密封的加熱爐中，對(duì)爐子內(nèi)部抽真空的同時(shí)，對(duì)廢料進(jìn)行預(yù)熱，繼續(xù)抽真空的同時(shí)，進(jìn)一步加熱爐子，使廢料溫度按階段上升，通過冷凝裝置和吸附裝置回收在每一溫度水平產(chǎn)生的蒸汽，將最后階段的溫度升至銅的熔點(diǎn)以上，并分離在捕獲盤中的作為液滴的熔融銅，在將它們與殘留在因?yàn)樗芰咸蓟纬稍趶U料容器中的碳?jí)K上的熔融銅液滴一起冷卻成固體以后，除去粘附其上的碳組分。
本發(fā)明還涉及一種用來處理含銅廢料的上述方法，其特征在于，通過分離在捕獲盤中作為液滴的熔融銅，并將它們與殘留在廢料容器中的碳?jí)K上的熔融銅液滴一起冷卻形成固體，來對(duì)含銅廢料進(jìn)行熱處理以得到銅粒的方法是利用一臺(tái)簡(jiǎn)單的密封熱處理爐進(jìn)行的，該爐子帶有一臺(tái)真空泵，它用來從爐中抽吸通過加熱裝置產(chǎn)生的金屬蒸汽和非金屬氣體，和非氧化性氣體供料裝置，高溫非氧化性氣體貯存裝置，產(chǎn)生金屬蒸汽的冷凝裝置和非金屬組分的吸附裝置。
本發(fā)明還涉及一種處理含銅廢料的方法，其特征在于，通過分離在捕獲盤中作為液滴的上述熔融銅，并將它們與殘留在廢料容器中的碳?jí)K上的熔融銅液滴一起冷卻，以對(duì)含銅廢料進(jìn)行熱處理并得到銅粒的方法是這樣來進(jìn)行的使在上述兩平面裝載架中的含銅廢料順序通過一系列熱處理裝置，這些裝置包括一個(gè)連有真空泵和一個(gè)高溫非氧化性氣體貯罐的預(yù)熱室，和多個(gè)密封并且與預(yù)熱室串聯(lián)地相互連接的熱蒸發(fā)室，每個(gè)熱蒸發(fā)室通過一個(gè)冷凝器和氣體吸附器與一個(gè)真空泵按順序相連，爐溫設(shè)定為按階段上升，從直接與預(yù)熱室相連的熱蒸發(fā)室開始按順序上升，最后一個(gè)熱蒸發(fā)室的溫度設(shè)定為高于銅組發(fā)的熔化溫度，這個(gè)最后的熱蒸發(fā)室密封地連有一個(gè)冷卻室，該冷卻室又和一個(gè)冷的非氧化性氣體供料裝置和一個(gè)高溫非氧化性貯罐相連。
本發(fā)明還涉及一種用來處理含銅廢料的上述方法，其特征在于，它使用了機(jī)械破碎硬質(zhì)銅粒的步驟，除去粘附的碳，再拋光銅顆粒的表面，尤其是一個(gè)用氧化鋁粉末作為拋光材料進(jìn)行拋光的步驟，以從冷卻為固體的銅粒上除去粘附的碳組分。
本發(fā)明還涉及一種用來處理含銅廢料的方法，其特征在于，在用破碎機(jī)將含銅廢料破碎至1目或更小的尺寸之后，再用上述的真空熱處理方法進(jìn)行處理。
本發(fā)明還涉及一種用來處理含銅廢料的方法，其特征在于，在用破碎機(jī)將含銅廢料破碎至1目或更小的尺寸之后，用篩子將它們分為包括主要顆粒和粒度在主要顆粒的±50％范圍內(nèi)的顆?；旌衔锏牟煌~廢料類別，并用上述的真空處理方法對(duì)每一類別的顆粒進(jìn)行處理。
根據(jù)本發(fā)明的上述處理方法，用來將廢料送入爐內(nèi)的裝載架必須是一個(gè)兩平面型的。如前述的那樣，本發(fā)明的一個(gè)基本特征是必須將廢料中所含的銅熔化并收集，因此熔融銅的捕獲盤應(yīng)該分開，并位于在廢料容器部分的下面。
根據(jù)本發(fā)明，必須在廢料熱處理的最后階段，將廢料加熱至高于銅的熔化溫度來進(jìn)行廢料中銅組分的回收。
廢料是按階段加熱的，并在最終階段還有高蒸發(fā)溫度的銅組分和由塑料分解而得到的碳；但是，當(dāng)該混合物被加熱至1086℃(銅的熔點(diǎn))時(shí)，銅變?yōu)槿廴阢~的液滴，其中的一部分以球狀熔融銅掉進(jìn)捕獲盤中，球狀熔融銅的表面粘附有碳，一部分作為液滴進(jìn)到在廢料容器中形成的碳?jí)K中。由于碳只粘附在球狀熔融銅的表面而沒有進(jìn)到其內(nèi)部，在冷卻成固體之后，可用機(jī)械或物理處理從其表面將碳除去，結(jié)果可以獲得不含碳的高純銅料。
根據(jù)本發(fā)明的處理方法，可對(duì)由諸如電子裝置等廢料回收的含銅廢料進(jìn)行直接處理。
但是，優(yōu)選地是在含銅廢料破碎之后再對(duì)其進(jìn)行處理，因?yàn)檫@將使每批料處理更多的廢料，并將使銅組分的熔化完成更快，它還能避免當(dāng)在爐內(nèi)裝入大量廢料時(shí)，由于廢料在爐內(nèi)的傳送時(shí)與爐壁的接觸而引起的麻煩。此外，當(dāng)處理是在含銅廢料破碎之后進(jìn)行時(shí)，最好將其破碎至1目或更小的顆粒。
此外，在將廢料破碎至1目到約50目的粒度范圍時(shí)、最好將廢料顆粒分為含主要顆粒和在主要顆粒粒度的±50％范圍內(nèi)的顆?；旌衔锏牟煌悇e，并對(duì)每類廢料顆粒進(jìn)行處理。
當(dāng)含銅廢料是在被破碎至1目到50目范圍后進(jìn)行處理時(shí)，其顆粒變化程度越低，也就是說粒度分布范圍越窄，通過本發(fā)明的最后一步真空熱處理得到的銅顆粒的粒度越均勻，也就越容易從其中將碳除去，得到的銅顆粒純度越高。在銅組分?jǐn)?shù)量較少的情況下，如鍍銅物品，用真空蒸發(fā)可回收足夠的銅。
當(dāng)廢料的真空加熱處理溫度約在1000℃～1050℃時(shí)，銅以外的其它金屬組分通常蒸發(fā)，甚至在還未加熱至銅的熔點(diǎn)時(shí)就被回收，而殘留物幾乎全部為銅組分和有機(jī)物碳化形成的碳組分；因而可以實(shí)現(xiàn)僅回收銅組分的目的。當(dāng)廢料是鍍錫的銅導(dǎo)線時(shí)，這種處理是很有效的，例如，通過1050℃的加熱可以使Sn組分蒸發(fā)并收集，剩下純的銅。但是，當(dāng)廢料含有大量的塑料及其它金屬組分時(shí)，在該階段獲得的銅處于與碳的復(fù)合混合物形式，一些碳甚至存在于銅的內(nèi)部，因此，回收的銅為含有碳的低純度銅，這些碳不能通過隨后進(jìn)行的用來從凝固的銅中除去表面的碳的破碎和拋光等步驟來除去。
根據(jù)本發(fā)明，廢料的熱處理按階段進(jìn)行是很重要的。因?yàn)榇幚淼膹U料不局限于僅含銅作為金屬組分的那些，它通常含有多種金屬和非金屬組分，熱處理必須分為多個(gè)溫度水平，通過真空抽吸和冷凝吸附可以回收每一個(gè)溫度水平蒸發(fā)的組分，從而可分別回收在每一溫度水平下蒸發(fā)的各種組分。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種處理方法，它無需將廢料中所含有各種金屬組分分離，可以對(duì)混合物形式的不同廢料不加區(qū)分地處理，從這一點(diǎn)來看，本發(fā)明的一個(gè)重要的組成要素在于它通過將廢料的熱處理溫度分為多個(gè)溫度水平，從而可以回收多種金屬組分。
可以通過機(jī)械破碎和后續(xù)的拋光來從球狀的凝固銅中除去粘附的碳，這種凝固銅是由熱處理步驟獲得的。
進(jìn)行機(jī)械破碎是為了通過破壞沉積在表面上的碳膜而除去大多數(shù)的碳，并且它可以是例如使用帶有攪刀的破碎機(jī)來進(jìn)行。這種破碎也將形成在廢料容器中的碳?jí)K破碎，還回收了碳?jí)K內(nèi)的球狀凝固銅。
通過機(jī)械破碎，球狀銅粒表面上粘附的碳大部分已被除去，但銅的表面部分仍然混有少量的碳，因此為了除去這種碳，還要對(duì)銅粒的表面進(jìn)行進(jìn)一步的拋光處理。對(duì)拋光處理沒有特別的限制，只要它是一種能用來研磨銅粒表面以便除去混入銅粒表面中的碳的方法。它的一個(gè)例子是用SiO2顆粒拋光；但是，用氧化鋁粉末作為拋光材料的濕法拋光是最合適的，它適合用來高效除去表面部分中含碳的那一層。
如上所述，含碳廢料被破碎至1到50目的顆粒，尤其是，當(dāng)處理的破碎顆粒被進(jìn)一步過篩并分為包括主要顆粒以及粒度在主要顆粒粒度±50％范圍內(nèi)的顆?；旌衔锏牟煌悇e時(shí)，為了除去不含銅的顆粒，在將破碎的顆粒送入處理爐中以前，可以對(duì)其進(jìn)行重力分離或磁力分離；此外，因?yàn)橐呀?jīng)證實(shí)了，通過對(duì)在最終步驟獲得的粘附碳的銅顆粒進(jìn)行機(jī)械破碎，碳從銅顆粒中的分離是令工滿意的，不用上述的拋光步驟，利用破碎處理簡(jiǎn)單地將碳除去也可獲得純的銅粒。
下面給出了根據(jù)本發(fā)明用來處理廢料的方法的實(shí)施例，但本發(fā)明在任何意義上講都不局限于這些實(shí)施例所述的方法。
實(shí)施例1圖1是一個(gè)示意圖，說明了可以根據(jù)本發(fā)明方法處理廢料的熱處理裝置的一個(gè)實(shí)施方案。
在圖1中，1指廢料裝載架，它可通過任何要求的移動(dòng)裝置在加熱爐之間移動(dòng)。2是指一個(gè)預(yù)熱室/真空室(空氣交換室)，3—5指真空熱處理室，6指冷卻室(也是一個(gè)空氣交換室)。7是一個(gè)高溫非氧化性氣體貯罐，8是一個(gè)冷卻的非氧化性氣體供料源，9指還原氣體供料源，10—12是金屬蒸汽冷凝器，13—15是非金屬組分吸附器，16—19和21是真空泵，20、22和23是空氣泵，24—32是閥門。當(dāng)冷卻氣體和還原氣體源為加壓氣體時(shí)，20和22不再需要。
用壓平機(jī)將各種類型的罐頭盒，包括鋼和鋁的啤酒罐，果汁罐、糖果罐等壓平后，將它們送到破碎機(jī)破碎至1目或更小的粒度，過篩后取出5—15目的類別的顆粒，并將其作為廢料1處理。
使用多個(gè)密封相連的處理室來處理廢料1，處理室包括通過一根管子與高溫非氧化性氣體貯罐7相連的預(yù)熱室2，多個(gè)密封相連的真空加熱蒸發(fā)室3—5，它們串聯(lián)地與預(yù)熱室密封相連，并用管道，分別通過冷凝器10—12，氣體吸附器13—15，以及閥門25—27與真空泵17—19相連，和一個(gè)與真空加熱蒸發(fā)室相連的冷卻室，冷卻室通過管道獨(dú)立地與一個(gè)冷卻的非氧化性氣體供料源8以及高溫非氧化性氣體貯罐7相連。
將廢料1裝入廢料裝載架的容器部分，它被裝在一個(gè)壓力推進(jìn)機(jī)或以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的輥?zhàn)由?，從而送入包括出預(yù)熱室2(或真空室)開始的多個(gè)處理室中，并按順序通過每一個(gè)處理室，經(jīng)最后的冷卻室6從處理裝置中排出。
裝有廢料的裝載架被送入預(yù)熱室2，關(guān)上入口以密封預(yù)熱室，對(duì)預(yù)熱室2加熱的同時(shí)，開動(dòng)真空泵16，以降低預(yù)熱室2的壓力并抽成真空，在廢料被預(yù)熱至某一溫度，例如50℃—100℃時(shí)，在其周圍形成一種非氧化性的氣氛條件。當(dāng)廢料含大量水分或油時(shí)，必須使用預(yù)熱室進(jìn)行這種加熱，當(dāng)處理通常干燥的物品時(shí)，可以使用一個(gè)真空室，簡(jiǎn)單地排除其中的空氣。
當(dāng)待加入的廢料量大，使得難以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)其全部進(jìn)行均勻預(yù)熱時(shí)，用一個(gè)泵從貯罐7中抽出加壓的非氧化性氣體以便對(duì)廢料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱室的內(nèi)部在非氧化性氣體的壓力下被預(yù)熱、非氧化性氣體在電扇作用下發(fā)生攪動(dòng)，在完成預(yù)熱過程以后，開始真空泵16，從預(yù)熱室中抽出非氧化性氣體，并在爐內(nèi)形成真空。在這一階段，大部分的水分得以排出。
然后，裝載架通過預(yù)熱室的出口，進(jìn)入第一個(gè)真空熱處理室3，它與預(yù)熱室密封地相連并處于高溫和真空狀態(tài)(350℃，5×10-2—5×10-3乇)，關(guān)閉第一個(gè)真空熱處理室的入口，并繼續(xù)加熱，利用真空泵17，通過冷凝器10，氣體吸附器13和閥門15，將在第一真空熱處理室產(chǎn)生的蒸汽和氣體抽出。通常，用一個(gè)加熱器將連接第一真空熱處理室和冷凝器的管子加熱，在以后連接各真空熱處理室和冷凝器之間的管子也被加熱。
在該實(shí)施例中，連接在第一個(gè)真空熱處理室3上的冷凝器10成了從處理室釋放出來氣體的通道，這種氣體主要包括有機(jī)的裂化氣體，它隨后在吸附器13被吸附。收集到的氣體主要含有機(jī)組分，CO2等，它們是通過油漆的分解產(chǎn)生的。
在第一個(gè)真空熱處理室的蒸汽產(chǎn)生完成之后，裝載架被送至第二個(gè)真空熱處理室4中，它與第一個(gè)真空熱處理室密封相連、并且已經(jīng)處于高溫和真空狀態(tài)(660℃—750℃，5×10-3乇)。關(guān)閉第二真空熱處理室使其氣密，加熱廢料使其溫度升至預(yù)定溫度，在這期間打開閥門26，在真空泵18的作用下，在第二真空熱處理室中產(chǎn)生的蒸汽和氣體依次收集在冷凝器11和氣體吸附器14中。
如果廢料中存在氯化鉛或氯化錫，在這一階段，它將作為蒸汽被收集在冷凝器11中，但在該實(shí)施例中，廢料基本上沒有這種成份，因此冷凝器中幾乎沒有收集到組分。在吸附器14中收集到少量的塑料分解產(chǎn)物。另外，鋁被熔化，并收集在預(yù)置在第二個(gè)真空熱處理室的底部的熔體捕獲盤中。
在第二個(gè)真空熱處理室的蒸汽產(chǎn)生完成之后，裝載架被送入第三個(gè)真空熱處理室5中，它密封地與第二真空熱處理室相連，并已經(jīng)處于高溫和真空狀態(tài)(750℃—900℃，5×10-2—5×10-3乇)。關(guān)閉第三真空熱處理室使其氣密，打開閥門27，加熱直至廢料達(dá)到預(yù)定溫度，在真空泵19的作用下，在第三真空熱處理室中產(chǎn)生的蒸汽和氣體依次收集在冷凝器12和氣體吸附器15中。在這一階段，各種金屬化合物被回收在冷凝器12中，但在該實(shí)施例中，它們的量很小，盡管如此，也可以收集到鉛等物質(zhì)。
如果需要，在對(duì)第三真空熱處理室中廢料進(jìn)行加熱和還原處理后，其中的還原處理是用從還原氣體源9中供來的還原氣體如氫氣進(jìn)行的，可以進(jìn)行附加的真空加熱處理再收集蒸發(fā)的組分。如前所述，當(dāng)使用還原處理時(shí)，金屬化合物，如氧化物被還原為簡(jiǎn)單的金屬并作為以蒸汽而收集。但是，在該實(shí)施例中并沒有這種特別的需要，因此省略了這一步驟。第三真空熱處理進(jìn)行的熱處理是最后一步熱處理，將其溫度設(shè)定為1000℃或稍高，它高于鐵以外的其它組分的沸點(diǎn)，鐵是待回收的主要目標(biāo)金屬組分。在該溫度下，如果有的話，少量的銅被熔化，并且作為球狀物質(zhì)以液滴形式回收在捕獲盤中。但是，因?yàn)樵诒緦?shí)施例的廢料中基本上沒有銅，因而也沒有回收到銅。
在第三真空熱處理室完成除鐵以外其它金屬組分的除去和回收之后，殘?jiān)ㄍ扛灿刑嫉蔫F，這些碳是由有機(jī)物如塑料的分解和碳化產(chǎn)生。在第三真空處理室處理之后，盡管沒有經(jīng)過特別的還原處理，未蒸發(fā)和熔化的殘留的鐵組分(顆粒)具有美麗的金屬光澤表面，它上面沒有氧化物或其它化合物的表層。這是因?yàn)楸砻鎸友趸锏缺惶歼€原后，也被這步中高真空下的處理抽走。這表明，本發(fā)明的高真空度下的處理方法也可以用來從煙塵和爐渣的金屬氧化物中回收金屬組分。裝有殘余組分的裝載架離開處理室5進(jìn)入冷卻室6，在冷卻室6中它被從貯罐8中送入的氮?dú)饫鋮s，而被加熱的氮?dú)獗凰腿胭A罐7中，并供至預(yù)熱室以重新利用它來預(yù)熱待處理的下一批廢料顆粒。
冷卻的殘?jiān)鼮殍F顆粒，它帶有少量的碳，但基本上不含其它的金屬組分。因?yàn)樵诶鋮s的殘?jiān)险掣接猩倭康奶?，可用任何期望的方法除去這種碳，或在某些情況下，殘?jiān)芍苯幼鳛殍T造材料或作為電爐裝載材料。
當(dāng)該方法用來處理較少類型的廢料時(shí)，熱處理爐子的數(shù)目可以減少。
實(shí)施例2下面將說明一個(gè)處理廢電池的方法的實(shí)施例。
圖2是一個(gè)示意圖，說明了根據(jù)本發(fā)明能夠用來處理廢電池的簡(jiǎn)單熱處理裝置的一個(gè)實(shí)施方案。
圖2中，101指帶密封容器的熱處理爐，102是托盤和裝載架，它用來裝載待處理的廢電池，103是用于處理待處理電池的空間，104是裝在103中的加熱元件，105是一個(gè)門(直接空氣口)，106是冷凝器，107是氣體吸附器，108是用來預(yù)熱的非氧化性氣體貯罐，109是爐內(nèi)氣體攪動(dòng)扇，110是非氧化性氣體貯罐，111是還原氣體供料裝置，112是真空泵，113和114是空氣泵，115、116、117，118，119和120是閥門，121，123和124是管子，122是加熱的管子，125是氣體排放通道。
將由各種類型的用過的電池組成的廢電池組102裝入廢電池托盤和裝載架中，打開熱處理爐101的門將其送到空間103中。關(guān)閉門105，使熱處理爐101的空間103密封，然后通過加熱裝置104將爐內(nèi)加熱至約50—100℃，在真空泵112的作用下抽出爐內(nèi)空氣。
然后，通過管子124和閥門116，從高溫非氧化性氣體貯罐108中將有壓力的用于預(yù)熱的高溫非氧化性氣體引入爐內(nèi)，以進(jìn)一步加熱廢電池。在這個(gè)預(yù)熱期間，103中的加熱氣體被攪動(dòng)扇109連續(xù)攪動(dòng)，通過使用預(yù)熱氣體的加熱工藝，可在短時(shí)間內(nèi)將廢電池組均勻加熱至約100℃～160℃的溫度，在該溫度下金屬不發(fā)生氧化。
通過真空加熱以及在用于預(yù)熱的非氧化性氣體的壓力作用下的預(yù)熱持續(xù)一段時(shí)間，使少量由廢料待回收的組分發(fā)生蒸發(fā)。當(dāng)廢電池組的溫度達(dá)到200℃—500℃，發(fā)生有機(jī)組分例如紙、塑料的熔化、汽發(fā)和碳化，這些有機(jī)組分存在于廢電池的表面，以及低熔點(diǎn)金屬的部分蒸發(fā)，因此加熱保持在上一個(gè)步驟的溫度。
廢電池的預(yù)熱完成之后，關(guān)閉閥門119，打開與真空泵112相連的閥門，真空泵112通過一個(gè)加熱的管子122與處理爐空間103相連，在幾種蒸發(fā)的組分被收集在冷凝器106氣體吸附器107之后，打開真空泵112將爐內(nèi)的預(yù)熱氣體從氣體排出通道125排出，從而使空103變成真空(約5×10-3乇)。
然后，繼續(xù)加熱使?fàn)t內(nèi)溫度保持約250℃。在同樣溫度和壓力下繼續(xù)加熱，當(dāng)用真空泵112重新抽真空時(shí)，一部分廢料所含的低溫蒸發(fā)組分如鎘(Cd)的蒸發(fā)度得活躍起來，因此鎘等組分被回收在冷凝器中。
在低溫蒸發(fā)組分如Cd的蒸發(fā)結(jié)束以后，利用加熱裝置進(jìn)一步提高溫度，在中等溫度約350℃(5×10-3乇)下蒸發(fā)的組分，如鋅(Zn)開始蒸發(fā)，因此用冷凝器106回收到鋅等。
當(dāng)在中等溫度下蒸發(fā)的組分如鋅的蒸發(fā)停止后，通過加熱將廢電池組的溫度進(jìn)一步加熱，達(dá)到約680℃(5×10-3乇)時(shí)，在相對(duì)較高溫度范圍蒸發(fā)的組分，如鉛(Pb)開始蒸發(fā)，因此冷凝器106回收到鉛。
在鉛等在相對(duì)較高溫度下蒸發(fā)的組分開始蒸發(fā)以后，繼續(xù)加熱，在這些組分回收完成之后，將廢電池組的溫度增加至約900℃，以回收錳(Mn)。
繼續(xù)升高溫度，將溫度升至約1150℃以回收氧化物，如ZnO，進(jìn)一步加熱至高于該溫度，可以回收銅(Cu)和錫(Sn)。還有，通過提供多個(gè)獨(dú)立的回收和冷凝裝置，可以提高每一回收組分的純度。通常，在每一溫度水平蒸發(fā)的組分回收完成之后，殘留在廢電池中的組分為穩(wěn)定的氧化物和碳，即使將它們丟棄，也不會(huì)造成環(huán)境污染的來源。
上述實(shí)施例說明這樣一種方法，它通過在真空下，分階段地提高熱處理爐內(nèi)的溫度，來分離并收集廢電池中的各種金屬組分。
但是，處理廢電池的主要目的是將它們轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物質(zhì)，當(dāng)不需要進(jìn)行分別回收時(shí)，在處理期間回收了有價(jià)值的組分以后，可以迅速將處理爐內(nèi)的溫度升至1000℃—1150℃，或在某些情況下至約1200℃，以在短時(shí)間內(nèi)完成金屬和非金屬組分的蒸發(fā)。
此外，在上述的分離回收方法中，如果目的是回收氧化錳，ZnO或其它的穩(wěn)定化合物為簡(jiǎn)單金屬，通過打開閥門120，由管子121從還原氣體供料源111吹入還原氣體，如氫氣，在約700℃—1200℃的溫度下進(jìn)行還原處理，然后重新用真空泵抽真空，由回收金屬組分以后的殘?jiān)锌梢曰厥崭嗟慕饘俳M分、還原劑也可以是預(yù)先與廢電池混在一起的焦炭等。
在回收有價(jià)值組分之后，打開閥門119，從非氧化性氣體供料源110吹入非氧化性氣體，如氮?dú)膺M(jìn)行冷卻，在非氧化性氣體被加熱至高溫以后，將其供入預(yù)熱氣體貯罐108，而將冷卻的殘?jiān)鼜奶幚頎t101中取出。
取出的殘?jiān)缓泻Τ煞郑梢灾苯觼G棄。
實(shí)施例3下面參考圖1敘述本發(fā)明的另一實(shí)施例。
圖1是示意圖，說明了可以以連續(xù)方式進(jìn)行本發(fā)明方法的裝置。用多個(gè)密封相連的處理室處理廢電池1，這些處理室包括通過管子與高溫非氧化性氣體貯罐7相連的預(yù)熱室2，多個(gè)真空加熱蒸發(fā)室3—5，它們密封地與預(yù)熱室串聯(lián)連接，這些處理室通過冷凝器10—12，氣體吸附裝置13—15和閥門25—27分別與真空泵17—19密封相連，以及一個(gè)與真空加熱蒸發(fā)室相連的冷卻室6，它通過管子與冷卻用的非氧化性氣體供料源和高溫非氧化性氣體貯罐相連。
廢電池1裝入一個(gè)托盤，托盤放在一個(gè)待送入裝置中的壓力推進(jìn)器或帶馬達(dá)的輥?zhàn)?，該裝置包括以預(yù)熱室2開始的多個(gè)處理室，壓力推進(jìn)器或帶馬達(dá)的輥?zhàn)影错樞蛲ㄟ^每一個(gè)處理室，并經(jīng)最后的冷卻室6從處理裝置出來。
然后，將裝有廢電池1的托盤送進(jìn)預(yù)熱室1，關(guān)閉其入口，以密封預(yù)熱室，開動(dòng)真空泵16抽真空，并在加熱預(yù)熱室2的同時(shí)將其抽成真空，這在廢電池周圍產(chǎn)生一種非氧化條件，同時(shí)將它們預(yù)熱至例如50℃—100℃的溫度。
當(dāng)待加入的廢電池量大，使得難以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)其全部進(jìn)行均勻預(yù)熱時(shí)，用一個(gè)泵從貯罐7中抽出加壓的非氧化性氣體以便對(duì)廢料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱室的內(nèi)部在非氧化性氣體的壓力下被預(yù)熱、非氧化性氣體在攪動(dòng)扇作用下發(fā)生攪動(dòng)，在完成預(yù)熱過程以后，開動(dòng)真空泵16，從預(yù)熱室中抽出非氧化性氣體，并在爐內(nèi)形成真空。
然后，托盤通過預(yù)熱室的出口，進(jìn)入第一個(gè)真空熱處理室3，它與預(yù)熱室密封地相連并處于高溫和真空狀態(tài)(250℃，5×10-2—5×10-3乇)，關(guān)閉第一個(gè)真空熱處理室的入口，并繼續(xù)加熱，利用真空泵17，通過冷凝器10，氣體吸附器13和閥門15，將在第一真空熱處理室產(chǎn)生的蒸汽和氣體抽出。通常，用一個(gè)加熱器將連接第一真空熱處理室和冷凝器的管子加熱，在以后連接各真空熱處理室和冷凝器之間的管子也被加熱。
在第一個(gè)真空熱處理室的蒸汽產(chǎn)生完成之后，托盤被送至第二個(gè)真空熱處理室4中，它與第一個(gè)真空熱處理室密封相連、并且已經(jīng)處于高溫和真空狀態(tài)。關(guān)閉第二真空熱處理室使其氣密，加熱廢電池使其溫度升至預(yù)定溫度，然后打開閥門26，在真空泵18的作用下，在第二真空熱處理室中產(chǎn)生的蒸汽和氣體依次收集在冷凝器11和氣體吸附器14中。
在第二個(gè)真空熱處理室的蒸汽產(chǎn)生完成之后，托盤被送入第三個(gè)真空熱處理室5中，它密封地與第二真空熱處理室相連，并已經(jīng)處于高溫和真空狀態(tài)。關(guān)閉第三真空熱處理室使其氣密，加熱直至廢料達(dá)到預(yù)定溫度，打開閥門27，在真空泵19的作用下，在第三真空熱處理室中產(chǎn)生的蒸汽和氣體被吸附并收集在冷凝器12和氣體吸附器15中。
如果需要，在對(duì)第三真空熱處理室中的廢料進(jìn)行加熱和還原處理后，其中的還原處理是用從還原氣體源9中供來的還原氣體如氫氣進(jìn)行的，可以進(jìn)行附加的真空加熱處理并收集蒸發(fā)的組分。如前所述，當(dāng)使用還原處理時(shí)，高蒸發(fā)溫度的金屬化合物，如氧化物被還原為簡(jiǎn)單的低蒸發(fā)溫度的金屬并作為以蒸汽而收集。
還原的廢料也可以與下一批廢電池組一起被送到預(yù)熱室進(jìn)行預(yù)熱，以重新處理。
離開第三熱處理室5的托盤最終被送至冷卻室6，它與處理室密封相連。并入冷卻室的處理過的廢電池被從非氧化性氣體源8來的氮?dú)獾壤鋮s，并排出到裝置外，然后冷卻室內(nèi)部2被真空泵21抽成真空。排放的廢電池不合構(gòu)成環(huán)境污染源的組分，它也含很少或不含值得回收的有價(jià)值的組分。
用來冷卻的非氧化性氣體加熱后，被送至貯罐7，并貯存用來預(yù)熱下一批送入裝置的廢電池。
在本實(shí)施例的情況下，在每一真空熱處理室蒸發(fā)并收集的金屬的非金屬組分由在每一處理室的真空加熱溫度下蒸發(fā)的組分構(gòu)成。根據(jù)待回收的金屬組分，按要求預(yù)選確定每一真空加熱處理室的溫度和真空度。另外，如果需要，可以增加處理室的數(shù)量，這種情況下，可以根據(jù)待分離和回收的金屬組分來適當(dāng)設(shè)定附加處理室的溫度和真空度。
在本例中，廢電池的預(yù)熱溫度為50℃—100℃，當(dāng)廢電池中有汞電池并且回收汞是一個(gè)目的時(shí)，預(yù)熱條件最好是30℃—40℃(5×10-3乇)，因此將后續(xù)的蒸發(fā)溫度設(shè)定為比預(yù)熱溫度稍高，以在第一階段中回收汞。
此外，在預(yù)熱室和第一真空熱處理室之間，在每個(gè)相鄰的真空熱處理室之間，也就是在每個(gè)上一步的處理室出口和下一個(gè)處理室的入口之間，設(shè)置一個(gè)緩沖室，以緩沖兩個(gè)處理室之間的溫度差，并且增加在每個(gè)處理室的入口與出口連結(jié)部位的真空密封狀態(tài)。最好，還要回收在緩沖室的高溫下廢電池熔化的金屬組分。實(shí)施例4下面將給出根據(jù)本發(fā)明用來處理含銅廢料的方法的具體實(shí)例。
將一組廢料裝在兩平面裝載架的廢料容器中，這些廢料包括由拆卸各種類型的電氣和電子設(shè)備回收的印刷電路板，打開熱處理爐101的入口，將它們裝入空間103中。關(guān)閉入口105，用真空泵112將密封的熱處理爐101中的空間103抽成真空，并用加熱裝置104加熱。如果此時(shí)，廢料的升溫速度太低，通過管子124和閥門116從高溫非氧化性氣體貯罐108中引入貯存用來預(yù)熱的高溫非氧化性氣體。并關(guān)閉閥門116以進(jìn)一步加熱廢料。在這個(gè)預(yù)熱期間，如果需要，用電扇109連續(xù)攪動(dòng)空間103中的加熱氣體，以在短時(shí)間內(nèi)將廢料組均勻加熱至約100℃～160℃，該溫度下金屬不發(fā)生氧化。
通過真空加熱以及在用于預(yù)熱的非氧化性氣體的壓力作用下的預(yù)熱持續(xù)一段時(shí)間，使少量由廢料待回收的有價(jià)值組分發(fā)生蒸發(fā)。當(dāng)廢料組的溫度達(dá)到150℃—250℃，發(fā)生有機(jī)組分例如廢料的表面或?qū)娱g的絕緣漆中的塑料的熔化、汽發(fā)和碳化，以及低熔點(diǎn)金屬的部分蒸發(fā)，因此加熱保持在前一步驟的溫度。
廢料的預(yù)熱完成之后，打開與真空泵112相連的閥門118，真空泵112通過一個(gè)加熱的管子122與處理爐空間103相連，在少量蒸發(fā)的組分被收集在冷凝器106和氣體吸附器107之后，打開真空泵112將爐內(nèi)的預(yù)熱氣體從氣體排出通道125排出，從而使空103變成真空(約5×10-3乇)。
在低溫蒸發(fā)組分如塑料的蒸發(fā)結(jié)束以后，利用加熱裝置進(jìn)一步提高溫度，在中等溫度約350℃(5×10-3乇)下蒸發(fā)的組分，如鋅(Zn)開始蒸發(fā)，因此用冷凝器106回收到鋅等。
當(dāng)在中等溫度下蒸發(fā)的組分如鋅的蒸發(fā)停止后，通過加熱將廢料組的溫度進(jìn)一步加熱，達(dá)到約680℃(5×10-2—5×10-3乇)時(shí)，在相對(duì)較高溫度范圍蒸發(fā)的組分，如鉛(Pb)開始蒸發(fā)，因此冷凝器106回收到鉛。
繼續(xù)加熱超過該溫度，當(dāng)溫度達(dá)到約1200℃時(shí)，可以回收銅(Cu)。但是，因?yàn)閷t溫升至這樣的溫度會(huì)明顯增加成本，根據(jù)本發(fā)明加熱是在更經(jīng)濟(jì)的1100℃進(jìn)行，而此時(shí)銅是以熔體形式回收。
如上所述，在1100℃，對(duì)例如印刷電路板等主要金屬組分是銅的廢料熱處理的結(jié)果是，在捕獲盤中得到基本上由銅和碳組成的球狀物質(zhì)。另外，一部分銅還滲入容器中的碳?jí)K內(nèi)。
然后，關(guān)閉閥門118，打開閥門119，利用泵113，通過管子121從非氧化性氣體源110向爐子供入冷卻用的非氧化性氣體，當(dāng)產(chǎn)生的非氧化性塊狀物質(zhì)冷卻以后，利用泵114，通過閥門115將在爐內(nèi)熱交換得到的高溫非氧化性氣體送到貯罐108中，在那里將它貯存用作非氧化性預(yù)熱氣體。同時(shí)，打開門105，從爐內(nèi)取出捕獲盤中的冷卻的固體球狀物質(zhì)和容器中的碳?jí)K。取出的球狀物質(zhì)基本上由表面粘附有碳的銅顆粒組成。
再將取出的碳/銅顆粒和碳?jí)K經(jīng)過一個(gè)破碎步驟，通過破碎裝置的作用可將表面粘附的碳除去，這種破碎裝置可以是例如帶有攪刀的破碎機(jī)。在破碎過程中，向機(jī)器中通過空氣流以將剝落的碳組分排出磨外。通過這種機(jī)械破碎可以除去大多數(shù)粘附的碳。
已經(jīng)除去了表面粘附碳的銅顆粒還含有少量的進(jìn)到表層內(nèi)部的碳。因此，在通過上述破碎步驟得到銅顆粒以后，還要對(duì)其進(jìn)行一個(gè)拋光步驟處理，除去透過表面的碳以進(jìn)一步提供銅顆粒的純度。拋光是用細(xì)的氧化鋁粉末進(jìn)行的干燥法。通過這種拋光處理的銅顆粒不含碳，有極高的純度。
上述的實(shí)施例涉及一種用于從含銅廢料中分離并回收包括銅在內(nèi)的各種金屬組分的方法，該方法在一個(gè)簡(jiǎn)單的真空加熱處理爐中，通過按階段提高溫度來進(jìn)行。
實(shí)施例5下面參考圖1敘述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。
使用多個(gè)密封相連的處理室來處理廢料1，處理室包括通過一根管子與高溫非氧化性氣體貯罐7相連的預(yù)熱室2，各個(gè)密封相連的真空加熱蒸發(fā)室3—5，它們串聯(lián)地與預(yù)熱室密封相連，并用管道，分別通過冷凝器10—12，氣體吸附器13—15，以及閥門25—27與真空泵17—19相連，和一個(gè)與真空加熱蒸發(fā)室相連的冷卻室，冷卻室通過管道獨(dú)立地與一個(gè)冷卻的非氧化性氣體供料源8以及高溫非氧化性氣體貯罐7相連。
將廢料1裝在兩平面裝載架的上面的容器部分，其底部是一個(gè)熔體捕獲盤，它被裝在一個(gè)壓力推進(jìn)機(jī)或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的輥?zhàn)由?，從而送入包括出預(yù)熱室2(或真空室)開始的多個(gè)處理室中，并按順序通過每一個(gè)處理室，經(jīng)最后的冷卻室6從處理裝置中排出。
裝有廢料的裝載架被送入預(yù)熱室2，關(guān)上入口以密封預(yù)熱室，對(duì)預(yù)熱室2加熱的同時(shí)，開動(dòng)真空泵16，以降低預(yù)熱室2的壓力并抽成真空，在廢料被預(yù)熱至某一溫度，例如50℃—100℃時(shí)，在其周圍形成一種非氧化性的氣氛條件。
當(dāng)待加入的廢料量大，使得難以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)其全部進(jìn)行均勻預(yù)熱時(shí)，用一個(gè)泵從貯罐7中抽出加壓的非氧化性氣體以便對(duì)廢料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱室的內(nèi)部在非氧化性氣體的壓力下被預(yù)熱、非氧化性氣體在攪動(dòng)扇作用下發(fā)生攪動(dòng)，在完成預(yù)熱過程以后，開動(dòng)真空泵16，從預(yù)熱室中抽出非氧化性氣體，并在爐內(nèi)形成真空。
然后，裝載架通過預(yù)熱室的出口，進(jìn)入第一個(gè)真空熱處理室3，它與預(yù)熱室密封地相連并處于高溫和真空狀態(tài)(350℃，5×10-2—5×10-3乇)，關(guān)閉第一個(gè)真空熱處理室的入口，并繼續(xù)加熱，利用真空泵17，通過冷凝器10，氣體吸附器13和閥門15，將在第一真空熱處理室產(chǎn)生的蒸汽和氣體抽出。通常，用一個(gè)加熱器將連接第一真空熱處理室和冷凝器的管子加熱，在以后連接各真空熱處理室和冷凝器之間的管子也被加熱。
在第一個(gè)真空熱處理室的蒸汽產(chǎn)生完成之后，裝載架被送至第二個(gè)真空熱處理室4中，它與第一個(gè)真空熱處理室密封相連、并且已經(jīng)處于高溫和真空狀態(tài)。關(guān)閉第二真空熱處理室使其氣密，加熱廢料使其溫度升至預(yù)定溫度，在這期間打開閥門26，在真空泵18的作用下，在第二真空熱處理室中產(chǎn)生的蒸汽和氣體依次收集在冷凝器11和氣體吸附器14中。
在第二個(gè)真空熱處理室的蒸汽產(chǎn)生完成之后，裝載架被送入第三個(gè)真空熱處理室5中，它密封地與第二真空熱處理室相連，并已經(jīng)處于高溫和真空狀態(tài)。關(guān)閉第三真空熱處理室使其氣密，打開閥門27，加熱直至廢料達(dá)到預(yù)定溫度，在真空泵19的作用下，在第三真空熱處理室中產(chǎn)生的蒸汽和氣體在冷凝器12和氣體吸附器15被吸附和收集。
如果需要，在對(duì)第三真空熱處理室中的廢料進(jìn)行加熱和還原處理后，其中的還原處理是用從還原氣體源9中供來的還原氣體如氫氣進(jìn)行的，可以進(jìn)行附加的真空加熱處理并回收蒸發(fā)的組分。如前所述，當(dāng)使用還原處理時(shí)，金屬化合物，如氧化物被還原為簡(jiǎn)單的金屬并作為蒸汽而收集。
在第三個(gè)真空熱處理室的熱處理是最后熱處理，將其溫度設(shè)置在1100℃，它稍高于銅的沸點(diǎn)，銅是待回收的主要目標(biāo)金屬。在該溫度下銅處于熔融態(tài)，并滴在裝載架的捕獲盤中以球狀物質(zhì)回收，其表面部分覆蓋有碳，一部分以液滴形式殘存于容器中的碳?jí)K中，這些碳是因?yàn)樗芰咸蓟傻摹?br> 在第三真空熱處理定5中捕獲盤中收待有熔融銅以及容器中裝有碳?jí)K的裝載架離開處理室5后，被送至冷卻室6，它被用泵22，通過閥門28從冷卻的非氧化氣體貯罐8中供入的非氧化性氣體冷卻，并凝固。經(jīng)閥門32，將通過熱交換而加熱的高溫非氧化性氣體送至貯罐7，它貯存在那里以備用來預(yù)熱下一批廢料。然后，將離開冷卻室的捕獲盤中的固化的球形體以及容器中的碳?jí)K送到一個(gè)碳膜破碎裝置33以進(jìn)行破碎。此外，用真空泵21將已經(jīng)排放了冷卻固體的冷卻室6抽真空，以準(zhǔn)備處理下一批料。
破碎裝置33能破碎并剝下粘附在銅粒表面上的碳，而且它是帶有攪刀片的破碎機(jī)。這里，覆蓋在球狀熔融銅表面的碳因機(jī)械沖撞而剝落，并通過空氣輸送管36，被空氣流帶出磨機(jī)，并在回收裝置35中被回收。
離開破碎機(jī)33的球狀固態(tài)銅被送到拋光設(shè)備34。這里，球狀銅粒與細(xì)氧化鋁粉末漿一起攪拌，由此研磨銅粒的表面以將穿透進(jìn)入表面部分的碳除去。拋光材料不局限于氧化鋁粉末，象SiO2顆粒等通常用于拋光的物質(zhì)也可使用；然而，氧化鋁粉末對(duì)本發(fā)明的銅粒是最合適的。
在上述的實(shí)施例中，在每一個(gè)真空熱處理室中蒸發(fā)并收集到的金屬和非金屬是那些在每個(gè)處理室的真空加熱溫度下蒸發(fā)的組分。根據(jù)待回收金屬組分類型，按要求設(shè)定每個(gè)真空熱處理室的溫度及壓力。如果需要，可以增加或減少處理室的數(shù)目。如上所述，當(dāng)待處理的廢料僅由含銅的印刷電路板組成時(shí)，熱處理室的數(shù)目可以降至2個(gè)，因?yàn)榇厥盏慕饘俳M分類型更少。
此外，在上述實(shí)施例的情況下，在預(yù)熱室和第一真空熱處理室之間，在每個(gè)相鄰的真空熱處理室之間，也就是在每個(gè)上一步的處理室出口和下一個(gè)處理室的入口之間，設(shè)置一個(gè)緩沖室，以緩沖兩個(gè)處理室之間的溫度差和壓力差，并且增加在每個(gè)處理室的入口與出口聯(lián)結(jié)部位的真空密封狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種用來處理含金屬廢料的方法，其特征在于，將含金屬廢料破碎至1到50目的粒度，通過分離從破碎料中回收含金屬的顆粒，將含金屬的顆粒引入真空加熱爐中，通過抽吸排出空氣的同時(shí)，預(yù)熱爐子，繼續(xù)抽真空的同時(shí)按階段將爐溫升高，利用冷凝器和吸附器，回收在每一溫度水平下產(chǎn)生的金屬和非金屬蒸汽，最后，以熔體形式回收熔化的金屬組分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用來處理含金屬廢料的方法，其特征在于，所述含金屬的顆粒在1至50目的粒度范圍內(nèi)，并將其按照主要顆粒以及粒度在主要顆粒粒度±50％的范圍內(nèi)的顆粒混合物的類別供入真空加熱爐中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，所述的真空加熱處理是利用一種真空加熱處理裝置來進(jìn)行的，該裝置包括一個(gè)帶有真空泵的預(yù)熱室(也作為空氣交換室)，多個(gè)密封相連的真空蒸發(fā)室，它們串聯(lián)地并密封地與上述預(yù)熱室相連，每個(gè)蒸發(fā)室通過金屬蒸汽冷凝器和非金屬氣體吸附器，按照順序與一個(gè)真空泵相連，該裝置還帶有一個(gè)熔體收集機(jī)構(gòu)，將爐溫設(shè)定為由預(yù)熱室之后的真空蒸發(fā)室開始，到與冷卻室(也作為氣體交換室)密封相連的最后一個(gè)真空蒸發(fā)室結(jié)束，按照階段上升，其中冷卻室連有一個(gè)冷卻的非氧化性氣體供料裝置和一個(gè)高溫非氧化性氣體貯存裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)處理含金屬廢料的方法，其特征在于所述含金屬廢料包括各種不同的空罐頭盒。
5.一種用來處理含金屬廢料的方法，其特征在于，將含金屬廢料引入密封的加熱爐中，對(duì)爐子抽真空的同時(shí)將其預(yù)熱，繼續(xù)保持真空狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)一步加熱，使廢料的溫度均勻地按階段上升，利用真空泵，通過冷凝器和氣體吸附器將每一溫度下在爐內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽抽出，在冷凝器中冷凝并收集金屬組分的蒸汽，在吸附器上收集非金屬組分，在收集完所有溫度下的金屬組分和非金屬組分之后，向爐子供入冷卻的非氧化性氣體以冷卻處理過的含金屬廢料殘?jiān)?，并將冷卻的含金屬廢料殘?jiān)鼜臓t子排出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的處理方法，其中所述的含金屬廢料包括廢電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的處理廢電池的方法，其特征在于，將廢電池引入密封的加熱爐中，加熱的同時(shí)，抽真空以形成一種非氧化性條件，通過壓力向上述加熱爐中供入非氧化性氣體，攪拌氣體以快速而均勻地將廢電池加熱至預(yù)定溫度，然后抽出上述氣體，以結(jié)束預(yù)熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的處理廢電池的方法，其特征在于，在最后一個(gè)加熱溫度下，蒸汽產(chǎn)生完成以后，向爐內(nèi)引入還原氣體，以將高溫的廢電池殘?jiān)€原，然后，重復(fù)按階段的加熱和抽真空，以冷卻并回收附加蒸發(fā)的金屬組分。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8的任一項(xiàng)處理廢電池的方法，其特征在于，收集在每一溫度水平下的金屬組分和非金屬組分之后，向爐內(nèi)供入冷卻的非氧化性氣體以冷卻處理過的廢電池殘?jiān)?，而將得到的高溫非氧化性氣體用作下一批廢電池的預(yù)熱氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9的任一項(xiàng)處理廢電池的方法，其特征在于，廢電池的處理是用簡(jiǎn)單的熱處理爐來進(jìn)行的，這種爐子配置有一個(gè)真空泵用來從爐內(nèi)抽出由加熱裝置產(chǎn)生的金屬蒸汽和非金屬氣體，以及排料裝置，非氧化性氣體供料裝置，高溫非氧化性氣體貯存裝置，產(chǎn)生的金屬蒸汽冷凝裝置，和非金屬組分吸附裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至9的任一項(xiàng)處理廢電池的方法，其特征在于，廢電池是連續(xù)通過多個(gè)密封相連的處理室而被熱處理的，這些處理室包括一個(gè)連有真空泵和高溫非氧化性氣體貯罐的預(yù)熱室，以及多個(gè)密封相連的熱蒸發(fā)室，它們串聯(lián)地與上述預(yù)熱室密封相連，每一個(gè)蒸發(fā)室通過冷凝器和吸附器，按順序與一個(gè)真空泵相連，將爐溫設(shè)定為由預(yù)熱室之后的熱蒸發(fā)室開始，到連有還原氣體供料裝置的最后一個(gè)熱蒸發(fā)室結(jié)束，按階段上升到一個(gè)高溫，最后一個(gè)熱蒸發(fā)室還密封地與一個(gè)冷卻室相連，該冷卻室又連有一個(gè)冷卻的非氧化性氣體供料裝置和一個(gè)高溫非氧化性氣體貯罐。
12.一種用來處理含金屬廢料的方法，其特征在于，將含金屬廢料裝在一個(gè)兩平面裝載架上，這個(gè)裝載架包括一個(gè)熔體捕獲盤和一個(gè)廢料容器兩部分，將其引入密封的加熱爐中，對(duì)爐子抽真空的同時(shí)加熱爐子將廢料預(yù)熱，繼續(xù)抽真空的同時(shí)進(jìn)一步加熱，使上述廢料的溫度按階段上升，通過冷凝和吸附裝置回收在每一溫度水平產(chǎn)生的蒸汽，在最后階段，將廢料溫度升高至目標(biāo)金屬的熔點(diǎn)以上，將上述金屬轉(zhuǎn)化為液滴形式的熔融金屬，在其冷卻凝固以后，除去粘附其上的碳，回收得到金屬顆粒。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的處理方法，其中的含金屬廢料是含銅廢料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13用來處理含銅廢料的方法，其中含銅廢料的熱處理包括利用簡(jiǎn)單的熱處理爐將上述銅轉(zhuǎn)化為液滴形式的熔融銅，并將其冷卻為固體，這個(gè)熱處理爐帶有一個(gè)真空泵，用來從爐內(nèi)抽出由加熱裝置產(chǎn)生的金屬蒸汽和非金屬氣體，以及非氧化性氣體供料裝置，高溫非氧化性氣體貯存裝置，產(chǎn)生的金屬蒸汽冷凝裝置和非金屬組分吸附裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13用來處理含銅廢料的方法，其特征在于，按照順序使裝在上述兩平面裝載架上的含銅廢料通過一個(gè)熱處理裝置，來進(jìn)行含銅廢料的熱處理，將上述銅轉(zhuǎn)化為液滴形式，并使其冷卻凝固，以得到銅粒，所述的熱處理裝置包括一個(gè)與真空泵和高溫非氧化性氣體貯罐相連的預(yù)熱室，和多個(gè)密封相連的熱蒸發(fā)室，它們串聯(lián)地并密封地與預(yù)熱室連接，每一個(gè)熱蒸發(fā)室又通過冷凝器和氣體吸附器，按順序與一個(gè)真空泵相連，并將爐溫按順序設(shè)定，由與預(yù)熱室相連的熱蒸發(fā)室開始，按階段上升，將最后一個(gè)熱處理室的溫度設(shè)定為高于銅組分的熔化溫度的一個(gè)溫度，這個(gè)最后熱處理室又密封地與一個(gè)冷卻室相連，該冷卻室連有一個(gè)冷卻的非氧化性氣體供料裝置和一個(gè)高溫非氧化性氣體貯罐。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15的任一項(xiàng)的處理含銅廢料的方法，其特征在于，由冷卻的和凝固的銅粒上除去粘附的碳組分的工藝包括對(duì)凝固的銅粒進(jìn)行機(jī)械破碎以除去粘附的碳，以及隨后進(jìn)行的銅粒表面的拋光處理。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的處理含銅廢料的方法，其特征在于，所述的拋光步驟使用氧化鋁粉末作為拋光材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17的任一項(xiàng)的處理含銅廢料的方法，其特征在于，預(yù)先將含銅廢料破碎至1目或更小的粒度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的處理含銅廢料的方法，其特征在于，在將上述含銅廢料破碎至1目或更小的粒度后，用篩子將其分為主顆粒和粒度在主顆?！?0％范圍內(nèi)的顆?；旌衔?。
全文摘要
一種處理廢料的方法，它可以從含金屬的廢料中回收高純金屬。一種處理含金屬廢料的方法包括將含金屬廢料破碎至1至50目的粒度，從破碎的部分分離并回收含金屬的顆粒，將含金屬的顆粒引入真空加熱爐，爐子抽真空的同時(shí)將其預(yù)熱，繼續(xù)抽真空，并按階段將爐溫升高，利用冷凝裝置和吸附裝置回收每一溫度下產(chǎn)生的金屬和非金屬蒸汽，并以熔體形式回收熔化的金屬。該方法可用來處理廢電池，含銅廢料等，并回收高純金屬。
文檔編號(hào)C22B7/00GK1127792SQ9511530
公開日1996年7月31日 申請(qǐng)日期1995年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月29日
發(fā)明者橫山芳昭, 狄原映久 申請(qǐng)人:狄原映久