[發明專利]一種廢線路板光板裂解渣制備碳化硅的方法

有效

• 申請號: 202011458206.0
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112678827B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 吳玉鋒;袁浩然
• 申請（專利權）人: 北京工業大學;中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C01B32/97
• 分類號: C01B32/97;C22B7/00;C22B15/00;C01B32/40;F27B17/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種廢線路板光板裂解渣制備碳化硅的方法，屬于廢線路板裂解產物綜合利用領域，特別涉及廢線路板光板基材裂解渣非金屬組分高值化利用的新方法。主要步驟如下：輥壓破碎、振動分選、超細粉碎電選分離、定量配料、微波燒結和出爐分級。與現有技術相比，本發明采用輥壓破碎代替傳統剪切破碎、采用微波燒結代替傳統艾奇遜冶煉爐，具有操作簡單、節能降耗的作用，大大提高了生產效率，降低了生產成本。采用廢線路板光板或環氧樹脂裂解渣中的裂解焦炭及二氧化硅部分替代無煙煤及石英砂得到高純度的碳化硅的全新方法，實現了廢棄物的資源高值化利用。本發明具有工藝簡單易行、制造成本低、適應性廣的特點，有利于提高企業生產的經濟效益和社會效益。

技術領域

本發明涉及廢線路板光板裂解殘余物高值化利用的回收技術，特別是涉及利用廢線路板光板及環氧樹脂裂解渣中的非金屬組分為基體材料制備碳化硅的全新方法。

背景技術

碳化硅由于其穩定的化學性質，較高的導熱系數，較小的熱膨脹系數，以及優良的耐磨性能，被廣泛用于磨料、光伏原料、以及新型陶瓷材料，被稱為“工業的牙齒”。據統計，冶金領域碳化硅使用量最大，在鋼鐵生產中，純度為90％的黑色碳化硅常用作添加劑。全世界碳化硅產量最大的國家有中國、挪威、巴西、荷蘭、日本以及美國等。常規的碳化硅在生產時，使用的原料是高純度硅砂、無煙煤，添加食鹽作為添加劑，目前國內普遍采用無煙煤做碳化硅的原料，由于無煙煤價格昂貴且資源有限，導致碳化硅生產成本較高，許多生產廠家積極尋找替代原料以期在不降低碳化硅化學性能前提下，降低生產成本，進而解決供需矛盾、調整我國能源產業結構。尋找能夠生產成本低廉、性能優異的SiC材料制備方法的需求越來越廣泛和迫切。廢線路板光板裂解渣中的非金屬成分以及廢線路板機械分選后環氧樹脂粉末裂解渣殘余物均具有制備碳化硅所需的炭及二氧化硅等成分，具有資源廣泛、雜質含量少的特點，理論上可作為替代石英砂和無煙煤制備高值化碳化硅的理想材料，節約了礦產資源，降低了經濟成本。當前廢線路板光板以及環氧樹脂粉末裂解渣非金屬成分的回收利用沒有得到足夠的重視，且廢線路板裂解渣在碳化硅生產領域未見報道。

發明內容

本發明的目的主要解決廢線路板光板裂解渣殘余物高值化利用的問題，創造性地提出一種利用廢線路板裂解渣中的非金屬成分為基體材料制備碳化硅的全新方法，實現了廢線路板光板裂解渣非金屬成分中焦炭及二氧化硅的高值化利用，具有工藝簡單易行、制造成本低、資源利用率高、原料適應性廣及環境友好等特點，有利于提高企業生產的經濟效益和社會效益。

本發明所述的一種廢線路板光板裂解渣制備碳化硅的方法如下步驟進行：

(1)輥壓破碎：將顆粒大小3～5cm的廢線路板裂解渣進行輥壓，得到粒度為0.5～1mm的破碎物料，其中輥壓機使用的兩個光面壓輥大小相同，上下放置，壓輥直徑為200～300mm，壓輥寬度300～500mm，工作過程中，兩輥間距0.2～0.8mm，其中上輥逆時針運轉且兩輥運轉方向相反，輥面速度均為0.1～0.5m/s。

(2)振動分選：將步驟(1)輥壓破碎得到物料采用振動篩分得到含銅金屬薄片和非金屬顆粒。

(3)超細粉碎電選分離：將步驟(2)得到的非金屬顆粒與環氧樹脂粉末裂解渣按質量比5:1～1:1混合，采用超細粉碎機破碎至粒徑為0.05～0.2mm，然后采用電選分離，得到非金屬粉體和金屬粉末，金屬粉末與步驟(2)得到的金屬薄片混合，進入金屬回收系統。

(4)定量配料：將步驟(3)得到的非金屬粉體添加普通造紙用闊葉樹材鋸末木屑、氯化鈉、水混合均勻后得到混合物料，木屑便于燒結過程CO氣體的揮發，氯化鈉便于鋁、鐵、銅揮發分雜質的氯化揮發，其中普通造紙用闊葉樹材指榆木、樺木和楊木中的一種或多種，鋸末木屑占混合物料總質量的2％～5％、氯化鈉占3％～6％、以及水占1％～2％。

(5)微波燒結：將步驟(4)得到的混合物料放入氧化鋁坩堝中進行微波加熱，一定時間后，冷卻扒爐，得到粗碳化硅，反應過程產生的CO氣體返水煤氣制備工序，其中60～90min升溫至1300～1800℃，保溫時間為30～90min。