一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法

技术领域

本发明涉及一种废弃电路板与废汽车催化剂协同资源化的方法，是一种环保，高效的综合回收电路板和汽车尾气废催化剂的方法。属于环境保护技术领域中的工业废物处理、资源化领域。

背景技术

随着社会日新月异的发展，环境与资源短缺问题日益显著，废弃资源的回收利用成为推进生态文明建设的重要途径。在低碳社会背景下，推动各种废弃物协同资源化利用是解决资源、能源短缺问题的必由之路。

贵金属因其优良的导电性和高催化活性在电子电器、汽车、石化等工业领域得到广泛应用，其中汽车尾气净化和电子电器是贵金属最大的消费领域，约占贵金属工业消耗量的80％，其中产生的大量废汽车催化剂、废电路板是富含贵金属的最重要二次资源。从废汽车催化剂与废电路板中高效回收贵金属对我国贵金属资源安全供给、实现可持续发展具有重要意义。

废汽车催化剂主要结构一般由堇青石载体(5SiO

以废电路板为代表的电子废弃物也是重要的含贵金属二次资源。废电路板是电子废弃物重要部件，一般含有40％的金属、30％的有机物及30％的氧化物，回收价值占电子废弃物70％以上。废电路板中金属主要为铜，还含有锡、铅、铝、锌、铁等和贵金属金、银、铂等。与天然矿石等一次资源相比，废电路板中金属品位更高，是典型的城市矿山，极具回收价值。规模化火法冶金技术正逐步成为我国废电路板资源化处理的主流工艺，其是将拆解破碎后的废电路板在高温冶金炉中造渣熔炼，贵金属进入熔融粗铜中并与非金属物质形成的浮渣分离。

我国废汽车催化剂与废电路板资源化回收起步较晚，目前主要存在规模小、分散度高、能耗大、环境负担重等问题。国家《循环发展引领行动》倡导要“大力推进多种工业固废协同利用”。若能将废汽车催化剂与废电路板协同处理回收贵金属，将极大的节约资源与能源、减少二次污染。

发明内容

针对我国废汽车催化剂与废电路板资源化回收中存在的规模小、分散度高、能耗大、环境负担重等问题，本发明提供了一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，以废电路板中铜等金属为捕集剂，利用废汽车催化剂与废电路板中氧化物造渣，协同熔炼富集两种废弃物中贵金属，形成贵金属-铜合金并与渣相分离，实现贵金属的绿色回收。

本发明提供的一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括以下步骤：

1)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和助熔剂按照混合料中FeO/SiO

2)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为2700～4000m

3)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，即得。

进一步的，所述方法还包括在熔炼完成后，将炉渣经渣口排到电炉，经过铜二次沉降后将炉渣排出、水淬成水淬渣，同时将电炉沉降获得的粗铜排出的步骤。

进一步的，所述将炉渣排出具体为当经过铜二次沉降后使炉渣中的铜含量≤0.5％时将炉渣排出。

进一步的，所述方法还包括对废电路板进行预处理的步骤，具体为：将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的废电路板破碎得到废电路板碎料，对废电路板碎料进行取样并化验分析，根据化验结果进行分类堆放。

进一步的，所述方法还包括将废汽车催化剂破碎的预处理步骤。

进一步的，所述电路板碎料的粒度为10-70mm，所述废汽车催化剂碎料的粒度为20-60mm。

进一步的，所述助熔剂包括石灰石、石英石和废铁料中的一种以上。

进一步的，所述熔炼的温度为1250-1350℃，时间为0.5-3h。

进一步的，所述燃油为轻质燃油、普通柴油或重油中的一种或多种，其喷吹量为300-600L/h。

研究结果表明，废汽车催化剂加入熔炼炉中首先在上部的渣层熔化，贵金属粒子弥散分布于渣层中，为了促进渣层中的贵金属进入到粗铜熔液中，本发明创造性地提出通过向熔池中顶吹富氧空气，形成分散气泡，加速渣层中的传质过程，促进渣层中的贵金属被粗铜熔液捕集。然而，当富氧空气的吹入量过低时，熔炼温度较低、炉渣粘度大，熔池搅拌作用不充分；富氧空气的吹入量过高时，会提升铜液滴在熔渣中的夹带率，不利于渣铜分离，最终导致贵金属回收率的降低。基于此确定本发明体系适宜的富氧空气吹入量为2700～4000m

研究结果表明，富氧量也是重要的影响因素，当富氧量过低时，熔炼温度较低，炉渣粘度大，熔炼效果差；富氧量过高时，铜的氧化率增高，铜及贵金属回收率降低。基于此确定本发明体系适宜的富氧空气的富氧量为21％-60％。

与现有技术相比，本发明的技术方案有如下有益效果：

1)本专利充分利用了两种废弃物物料成分的互补性及火法回收技术的共性特点，废电路板中铜等金属含量高可作为贵金属的捕集剂，废汽车催化剂中载体成分和废电路板中玻璃纤维等氧化物是良好的造渣剂成分，废电路板中塑料等有机物的燃料以及铁、铝等金属的氧化会释放大量热量以减少额外燃料的使用。因此，仅需额外配加适量的熔剂，就能达到良好的贵金属富集效果，最大限度节约资源的同时，完成了两种废弃物的回收利用，事半功倍。

2)根据原料特性，采用独特的配料方式改变炉渣的渣型及组成，在筛选的特定炉渣下进行熔炼，炉渣的粘度低，流动性好，渣金分离效果好，实现了较低温度(1250-1350℃)下的贵金属高回收率及富集率，实现贵金属的回收率在95％以上。

3)在顶吹熔池熔炼炉(熔炼)的基础上增加电炉(沉降分离)实现双炉作业模式，进一步提升了贵金属的回收率。

附图说明

图1是废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的工艺原则流程图。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，便于理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方案对本发明进行详细说明。但是本发明可以由权力要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

具体实施例中废电路板粉末与废汽车催化剂粉末混合均匀，表1为步骤1)中电路板碎料的化学组成，表2为步骤1)中催化剂碎料的化学组成。

表1电路板碎料的化学组成

表2催化剂碎料的化学组成

本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括：

1)将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的电路板破碎得到电路板碎料至10mm，得预处理后的废电路板碎料，将废汽车催化剂破碎至30mm，得预处理后的催化剂碎料；

2)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和石灰石按照混合料中FeO/SiO

3)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气熔炼2h，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为3400m

4)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，经测定，所得粗铜中，铜综合回收率为98.2％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为96.5％、97.3％、98.1％、96.7％。

实施例2

一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括：

1)将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的电路板破碎得到电路板碎料至10mm，得预处理后的废电路板碎料，将废汽车催化剂破碎至30mm，得预处理后的催化剂碎料；

2)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和石灰石按照混合料中FeO/SiO

3)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气熔炼2h，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为3400m

4)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，经测定，所得粗铜中，铜综合回收率为99.4％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为99.1％、98.6％、98.3％、97.7％。

实施例3

一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括：

1)将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的电路板破碎得到电路板碎料至10mm，得预处理后的废电路板碎料，将废汽车催化剂破碎至30mm，得预处理后的催化剂碎料；

2)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和石灰石按照混合料中FeO/SiO

3)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气熔炼1h，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为3400m

4)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，经测定，所得粗铜中，铜综合回收率为97.0％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为96.4％、95.2％、95.3％、95.8％；

5)在熔炼完成后，将炉渣经渣口排到电炉，经过铜二次沉降后将炉渣排出、水淬成水淬渣，同时将电炉沉降获得的粗铜排出与步骤4)的粗铜混合，经测定，所得粗铜中，铜综合总回收率为97.8％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为96.8％、95.7％、96.5％、96.1％。

实施例4

一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括：

1)将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的电路板破碎得到电路板碎料至10mm，得预处理后的废电路板碎料，将废汽车催化剂破碎至30mm，得预处理后的催化剂碎料；

2)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和石灰石按照混合料中FeO/SiO

3)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气熔炼2h，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为3400m

4)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，经测定，所得粗铜中，铜综合回收率为97.5％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为97.1％、96.6％、97.5％、95.3％；

5)在熔炼完成后，将炉渣经渣口排到电炉，经过铜二次沉降后将炉渣排出、水淬成水淬渣，同时将电炉沉降获得的粗铜排出与步骤4)的粗铜混合，经测定，所得粗铜中，铜综合总回收率为98.0％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为97.3％、96.5％、97.8％、96.1％。

实施例5

一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括：

1)将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的电路板破碎得到电路板碎料至10mm，得预处理后的废电路板碎料，将废汽车催化剂破碎至30mm，得预处理后的催化剂碎料；

2)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和石灰石按照混合料中FeO/SiO

3)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气熔炼2h，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为2700m

4)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，经测定，所得粗铜中，铜综合回收率为96.8％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为95.3％、95.8％、96.1％、95.9％。

实施例6

一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括：

1)将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的电路板破碎得到电路板碎料至10mm，得预处理后的废电路板碎料，将废汽车催化剂破碎至30mm，得预处理后的催化剂碎料；

2)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和石灰石按照混合料中FeO/SiO

3)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气熔炼2h，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为3400m

4)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，经测定，所得粗铜中，铜综合回收率为96.3％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为95.2％、95.6％、96％、95.2％。

实施例7

一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括：

1)将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的电路板破碎得到电路板碎料至10mm，得预处理后的废电路板碎料，将废汽车催化剂破碎至30mm，得预处理后的催化剂碎料；

2)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和石灰石按照混合料中FeO/SiO

3)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气熔炼2h，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为3400m

4)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，经测定，所得粗铜中，铜综合回收率为98.2％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为97.1％、96.9％、97.2％、96.3％。

实施例8

一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括：

1)将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的电路板破碎得到电路板碎料至10mm，得预处理后的废电路板碎料，将废汽车催化剂破碎至30mm，得预处理后的催化剂碎料；

2)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和石灰石按照混合料中FeO/SiO

3)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气熔炼2h，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为4000m

4)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，经测定，所得粗铜中，铜综合回收率为98.8％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为98.1％、97.6％、98.4％、97.2％。

对比例1

一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括：

1)将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的电路板破碎得到电路板碎料至10mm，得预处理后的废电路板碎料，将废汽车催化剂破碎至30mm，得预处理后的催化剂碎料；

2)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和石灰石按照混合料中FeO/SiO

3)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气熔炼2h，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为1500m

4)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，经测定，所得粗铜中，铜综合回收率为85.8％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为81.6％、82.1％、84.6％、80.3％。

对比例2

一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括：

1)将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的电路板破碎得到电路板碎料至10mm，得预处理后的废电路板碎料，将废汽车催化剂破碎至30mm，得预处理后的催化剂碎料；

2)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和石灰石按照混合料中FeO/SiO

3)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气熔炼2h，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为5000m

4)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，经测定，所得粗铜中，铜综合回收率为94.8％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为88.7％、87.3％、89.5％、86.8％。

对比例3

一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括：

1)将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的电路板破碎得到电路板碎料至10mm，得预处理后的废电路板碎料，将废汽车催化剂破碎至30mm，得预处理后的催化剂碎料；

2)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和石灰石按照混合料中FeO/SiO

3)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气熔炼2h，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为3400m

4)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，经测定，所得粗铜中，铜综合回收率为77.3％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为75.4％、76.2％、76.2％、74.1％。

对比例4

一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括：

1)将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的电路板破碎得到电路板碎料至10mm，得预处理后的废电路板碎料，将废汽车催化剂破碎至30mm，得预处理后的催化剂碎料；

2)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和石灰石按照混合料中FeO/SiO

3)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气熔炼2h，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为3400m

4)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，经测定，所得粗铜中，铜综合回收率为93.6％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为89.3％、90.1％、90.8％、84.5％。

对比例5

一种废汽车催化剂与废电路板协同熔炼富集贵金属的方法，包括：

1)将废电路板脱除焊料，将脱除焊料后的电路板破碎得到电路板碎料至10mm，得预处理后的废电路板碎料，将废汽车催化剂破碎至30mm，得预处理后的催化剂碎料；

2)将预处理后的废电路板碎料、废汽车催化剂碎料和石灰石按照混合料中FeO/SiO

3)通过顶吹喷枪向熔炼炉中喷入燃油和富氧空气熔炼2h，其中，所述富氧空气的单位喷吹量为3400m

4)熔炼完成后，将富含贵金属的粗铜经熔炼炉的铜口排出，经测定，所得粗铜中，铜综合回收率为72.6％，Au、Ag、Pd、Rh回收率为72.3％、74.4％、78.5％、61.2％。

应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变更，而所有这些改进和变更都应属于本发明所附权利要求的保护范围。