废旧电路板高温熔炼过程有价金属回收研究

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废旧电路板中有价金属种类丰富,经济价值高,且其中的有机物和重金属极易对环境造成危害,废旧电路板回收处理已是亟待解决的热点问题。以工业废渣作为造渣剂进行高温熔炼的方式处理废旧电路板,既能高效回收其中的有价金属,又能有效处理工业废渣,实现工业固废的处理使用,降低工业废渣的处理成本和熔炼实验成本。本文以高效回收废旧电路板中的有价金属为目的,研究成果为以下几个方面:(1)Al2O3-Si O2-Fe O-Ca O-1.5%MgO渣系的热力学研究。基于选定的Al2O3-Si O2-Fe O-Ca O-1.5%Mg O渣系,对废旧电路板高温富氧顶吹熔炼过程的渣型进行选择,探究CaO含量、MgO含量和Fe/SiO2对炉渣的熔化温度和粘度的影响。CaO含量增大会导致炉渣熔化温度先降低后升高,炉渣粘度呈现下降的趋势;MgO含量增大造成炉渣的熔化温度增大,炉渣粘度降低;Fe/SiO2增大会造成炉渣熔化温度提高,降低炉渣粘度。结果可知,CaO含量选定为9.5%~17.5%、MgO含量为1.5%左右、Fe/Si O2为0.75~1.15是理论较优渣型范围。(2)废旧电路板高温富氧顶吹熔炼实验研究。基于前期热力学理论研究所得的较优渣型范围,在1250℃下进行废旧电路板高温富氧顶吹熔炼实验。结果显示,在氧浓度为30%、氧量为24 L、CaO含量为14.5%、Fe/Si O2为1.05时,金属回收效果最好,其中Cu直收率达到90.18%,Sn直收率达到85.32%,Ni直收率达到81.09%。(3)废旧电路板高温富氧顶吹熔炼过程中主要元素的分配行为研究。基于废旧电路板高温富氧顶吹熔炼实验,考察不同实验条件下,合金和熔炼渣中Cu、Sn、Ni、Fe主要元素的赋存形态。通过对不同熔炼条件下得到的合金和熔炼渣进行扫描电镜检测和XRD检测可知,废旧电路板高温富氧顶吹熔炼过程中,金属主要以机械夹带和化学损失的方式进入熔炼渣,其中,机械夹带是金属进入熔炼渣的主要途径,少部分金属以化学损失入渣。结果显示,有价金属在氧浓度低时较氧浓度高时更易损失于渣中;金属随着氧量增大而加大进入炉渣相中,CaO含量增大,粘度下降,有利于减少金属机械夹带损失;铁硅比的增大会促进有价金属以氧化损失的形式从合金相进入渣相。在同样条件下,Fe会比Sn、Ni更易进入熔炼渣中。
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