CN111187915A - 一种稀贵金属分离装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种多场（重力场，电场，磁场等）分离提取稀贵金属的装置及方法。本次发明的装置及方法主要以机械分离模式为主，恰当的辅助化学方法已使分体提取的稀贵金属更加洁净，最大程度降低能耗和污染。
Description
技术领域
本申请涉及一种金属分离装置及方法，尤其涉及一种稀贵金属的分离装置及方法。
背景技术
当前随着科技的进步，各种高科技产品尤其是电子产品的更新换代速度越来越快，而这些产品的核心部件，比如电路板，往往含有一些稀有金属和贵金属元素制备的零部件，因此对这些产品的回收利用具有巨大的价值。而回收这些电子垃圾产品的难点之一，就是如何将稀贵金属从中分离提取出来，目前比较常用的是冶金回收法、电化学回收法等，这些方法不仅能耗高，成本大，处理不当，还可能造成二次环境污染；为了减少污染，降低成本，机械物理分离提取金属越来越受到关注，其中北京科技大学发明了一种利用超重力分离金属的技术（公开号为CN 106702164 A，公开日为2017年5月24日），用来提取电子垃圾中的锡、铅、铝、锌、铜金属，达到了资源回收利用的目的，但是该技术没有提出针对稀贵金属的分离工艺，回收价值低，且单纯的利用超重力离心分离，容易造成分离的金属纯度不高，热电偶加热不充分，难以快速获得高温，且没有进一步作出对废气与固体残渣的具体处理工艺，对环境污染无法作出准确评估，此外分离工序需要多次进行分离获得不同的金属，效率低下。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种多场（重力场，电场，磁场等）分离提取稀贵金属的装置及方法。本次发明的装置及方法主要以机械分离模式为主，恰当的辅助化学方法已使分体提取的稀贵金属更加洁净，最大程度降低能耗和污染。本发明的大致步骤如下：
第一步，建立工作站。包括厂房设置，设备装置调试，厂房分为上下两层，厂址原则上选在郊区或远离市中心的工业区。
第二步，原料准备。收集废弃手机或电脑，拆解获取线路板，并利用粉碎机将其粉碎，使其颗粒大小达到3mm以下，优先为1um以下。
第三步，原料处理。清洗原料并加入助熔剂。
第四步，上料。将经过初步处理的原料送入料斗，进入熔化室，进行高温熔化。
第五步，加热熔融。根据要分离的稀贵金属的熔点温度作为基准，针对要提取分离的金属，设定合适的温度。
第六步，多场分离。启动离心机，开通电场，根据要提取分离的金属的特性，设定合适的转速与电压，保证分离的金属落入预定的轨道，流入收集模具。
第七步，关闭电源。打开离心机上盖，吊走固体残渣，拿取收集模具，获得提取的金属。
本发明还包括，第二步中线路板粉碎成颗粒之后，加入有机溶剂或化学试剂搅拌清洗，初步分离出一部分杂质，之后送入颗粒螺杆送料箱体或料斗；在熔化过程中，使金属熔化，一部分杂质经高温被蒸发成气体进入气体净化炉，进行热能回收，之后经过净化，收集送入污染气体处理厂，或通过特殊管道送入偏远山区100米以下的山体地下黄土进行填埋，进行生物净化，并在山体表面种植具有分解功能和检测功能的植被，进行自然降解处理和环境检测；残留的固体废弃物送入废料垃圾厂或送入深山老林进行填埋或送往人造岛项目部，进行人工填海。
本发明的设备主要包括送料设备，高温熔炉，气体净化炉，多场离心机等，多场离心机包括旋转炉和电极板，送料设备连接高温熔炉，高温熔炉出口连接旋转炉；送料设备、高温熔炉以及气体净化炉设置在二层，多场离心机设置在一层，多场离心机能产生电场与重力场。旋转炉包括上盖与下盖，上盖与下盖之间通过连接件锁紧，形成正六边形截面，可闭合或打开，其中在旋转炉的两侧设置有竖立的电极板，旋转炉下部通过传动轴接入减速机的输出轴，减速机连接电机，在旋转炉旋转的过程中，通过电极形成电场与重力场的复合，保证要分离的金属落入准确位置进行回收，残渣落入残渣收集罐，其中分离的金属落入旋转炉的内侧面，滑落至底部的收集模具，收集模具采用耐高温易拆卸的材料制成，比如石墨等。送料设备含有料斗或螺杆送料部件；高温熔炉包括熔化室，采用耐高温坩埚制成，坩埚外围采用电阻丝或硅钼棒或其他加热元件，熔化室设有控制装置与程序，保证金属熔化温度的精度。熔化室通过管道与气体净化炉的一端连接，气体净化炉的另一端连接抽风机，不断吸取气体。
进一步，旋转炉的上盖顶部设置有过滤孔，熔化室的出口通过开关控制连通到过滤孔，液体金属流入过滤孔，形成线状或丝状。
进一步，气体净化炉内部设有热量回收层和气体净化层。热量回收层能够将气体的热量进行回收发电，净化层能对气体进行过滤净化，降低污染程度。其中发电设备采用半导体发电元件，净化层采用活性炭吸附层。
本发明通过多场分离金属，可以适应不同金属的分离，保证分离的金属能落入准确的轨道；通过气体净化炉回收了热量，降低了污染程度和能耗；在熔化之前，对原理料进行了特殊处理，提高了分离金属的纯度，进一步降低污染。
附图说明
图1 旋转炉
图2 气体净化炉
图3 为设备整体示意图
实施例实施例1，本次要分离的金属为贵金属金，从电子垃圾，尤其是指线路板回收贵金属金Au。本次设备包括料斗1、高温熔炉2、气体净化炉3、抽风机4、旋转炉5、电极板6，其中，料斗1、高温熔炉2、气体净化炉3、抽风机4等设置在厂房的二层，旋转炉5、电极板6设置厂房的一层，料斗1的下端连接高温熔炉2，高温熔炉2的上端通过管道与气体净化炉连接，高温熔炉2的下端与旋转炉5的顶部连接，电极板6设置在旋转炉5的两侧。
本发明的旋转炉5包括上盖52、下盖54，上盖52与下盖54之间通过连接件54锁紧，形成正六边形截面，可闭合或打开；上盖52的顶部设置有过滤孔51，上盖52的两侧边设置有吊耳53，下盖54的底部中央设置有残渣回收罐55，下盖54的内部底面边缘设置有金属回收模具56，金属回收模具56与下盖54内部的倾斜面形成对接，促使液体金属回流至金属回收模具56；下盖的外部底面中央设置有传动轴59，传动轴59与减速机连接；其中旋转炉设置在一层的支撑平台上，支撑平台上设置有环形的导轨58，旋转炉的底部设置有与环形轨道配合的环形滑槽，保证旋转炉在高速旋转过程中的稳定性；此外，为了保证旋转炉5内部的环境温度稳定，旋转炉还设置可以通入高温气体的通道，用来控制旋转炉内部的温度。
本发明的气体净化炉3包括热量回收层和气体净化层；热量回收层采用半导体温差技术进行气体热量回收发电，包括高温端36、绝缘层33、电极层34、低温端32，以及若干个半导体元件；高温气体到达气体净化炉底部，穿过高温端36吸收热量，通过绝缘层、电极层到达低温端32进行热量散发，高温端36、绝缘层33、电极层34、低温端32均设置有供气体通过的气孔或间隙；气体净化层设置有活性炭吸附层31，气体通过低温端32进行热量散发之后，温度降低，再通过活性炭吸附层31进行净化；气体净化炉的出口端附近设置有抽风机4，保证气体在净化过程中的流动性。
本发明的高温熔炉2包括熔化室22，加热元件21，出口23，出口23设置有控制开关，其中，出口23连接旋转炉的上端，保证熔化后的液体流入旋转炉的上盖进行过滤分流。
本次方法主要包括以下内容：
将粉碎后的电子垃圾颗粒10kg，加入有机溶剂或无污染的水基清洗剂进行清洗，初步去除杂质；再在清洗后的颗粒料中加入助熔剂，助熔剂优选为硼砂0.2%，并混合0.6%～0.7%的碳酸钠造渣，以保障金的纯度；处理好的电子垃圾颗粒送入料斗，进入高温熔炉进行熔化，设定高温熔化炉的温度为金的熔点以上，优选为1100-1250℃，保证金属充分熔化；待金属充分熔化后，启动旋转炉，进行旋转并接通电极板，打开高温熔化炉的开关，同时打开抽风机进行气体的净化与回收，液体进入旋转炉的上端，经过过滤孔形成丝状的线条，在重力场和电场的作用下，线条偏离方向，其中金线条滑落至下盖的内部倾斜面，其他残渣落入残渣收集罐；本次旋转炉产生的重力场到达1000g以上，电场的强度为220V/m-380V/m。旋转炉在旋转过程中，通过通入高温惰性气体保证内部环境温度的稳定，至少保证在金的熔点温度以上，优先为1200℃。回收结束后，打开上盖，吊走残渣收集罐，取出金属收集模具，利用冲击钻或锤子，破碎模具，清理干净，获得分离提取的金块。
Claims (9)
1.一种稀贵金属分离装置，包括送料设备、高温熔炉、气体净化炉、多场离心机、抽风机，其特征在于：多场离心机包括旋转炉和电极板。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述料斗、高温熔炉、气体净化炉、抽风机设置在厂房的二层，旋转炉、电极板设置厂房的一层。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：所述旋转炉包括上盖、下盖，上盖与下盖之间通过连接件锁紧，形成正六边形截面，可闭合或打开。
4.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：所述旋转炉设置可以通入高温气体的通道，用来控制旋转炉内部的温度。
5.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：所述气体净化炉包括热量回收层和气体净化层。
6.一种根据权利要求1-5所述的装置进行分离稀贵金属的方法，其特征在于：采用机械分离方法进行分离，其特征在于：将熔化的原料送入旋转炉，并通过电极板产生电场，使分离的金属获得准确的运动轨迹。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：分离后的金属流入石墨材质的收集模具。
8.一种采用前述权利要求所属的方法及装置去回收电子垃圾中稀贵金属的方法，包括第一步，建立工作站，包括厂房设置，设备装置调试，厂房分为上下两层，厂址原则上选在郊区或远离市中心的工业区；
第二步，原料准备，收集废弃手机或电脑，拆解获取线路板，并利用粉碎机将其粉碎，使其颗粒大小达到3mm以下；第三步，原料处理，清洗原料并加入助熔剂；第四步，上料，将经过初步处理的原料送入料斗，进入熔化室，进行高温熔化；第五步，加热熔融，根据要分离的稀贵金属的熔点温度作为基准，针对要提取分离的金属，设定合适的温度；第六步，多场分离，启动离心机，开通电场，根据要提取分离的金属的特性，设定合适的转速与电压，保证分离的金属落入预定的轨道，流入收集模具；第七步，关闭电源，打开离心机上盖，吊走固体残渣，拿取收集模具，获得提取的金属。
9.一种根据权利要求8所述的方法：所述第二步中线路板粉碎成颗粒之后，加入有机溶剂或化学试剂搅拌清洗，初步分离出一部分杂质，之后送入颗粒螺杆送料箱体或料斗；在熔化过程中，使金属熔化，一部分杂质经高温被蒸发成气体进入气体净化炉，进行热能回收，之后经过净化，收集送入污染气体处理厂，或通过特殊管道送入偏远山区100米以下的山体地下黄土进行填埋，进行生物净化，并在山体表面种植具有分解功能和检测功能的植被，进行自然降解处理和环境检测；残留的固体废弃物送入废料垃圾厂或送入深山老林进行填埋或送往人造岛项目部，进行人工填海。
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