[发明专利]含钛高炉渣与废旧印刷线路板协同全组分资源化方法

说明书

技术领域：

本发明属于无机材料制备技术领域，具体涉及一种含钛高炉渣与废旧印刷线路板协同全组分高值资源化方法。本发明方法以含钛高炉渣与废旧印刷线路板(WPCBs)协同资源化利用，分别制备烟气SCR脱硝催化剂、水合二氧化硅和镁铝尖晶石与钙铝石复合材料。

背景技术：

含钛高炉渣是中国特有的二次资源，其含有大量的Ca、Mg、Al、Si、Ti等有价元素，资源化利用潜力巨大。自从上个世纪60年代起，含钛高炉渣综合利用一直备受关注，国内一批专家学者对含钛高炉渣的综合利用做了大量的研究工作，也取得了一定成果，但目前含钛高炉渣的综合利用率仍然低，且绝大多数利用方式仍处于较为低端阶段，即使对其进行资源化利用(如：提取钛及含钛组分，生产水玻璃以及制矿渣棉等)，也只是提取单一组分，附加值较低，且生产流程长且复杂，难以实现大宗量高附加值利用。

现有高炉渣利用的技术方案主要有：用作建筑材料、酸浸提取TiO₂、碱处理高炉渣相分离技术、熔融电解法制取硅钛复合合金工艺、高温碳化—低温氯化制取TiCl₄残渣制水泥、硫酸铵熔融反应法提钛技术以及熔融法制备微晶玻璃等七种；目前从技术、经济、环保、市场等多方面，专家对上述七种典型高炉渣利用技术进行综合评价后认为，所列七种高炉渣利用技术均只以一种或多种元素为目标组分，其虽具有一定经济效益，但是非目标组分白白浪费并可能产生一定的环境影响。

而废旧印刷线路板(Waste Printed Circuit Boards，WPCBs)是电子电器产品的核心组件，随着电子产品更新换代和淘汰速度的加快，WPCBs的废弃量逐年增加。中国国家统计局数据显示，2013年中国的电子废弃物总量为5.5百万吨，2014年超过6百万吨，预计2020年中国的电子废弃物将达到一千万吨，占全球总量的一半。并且全球产生的电子废弃物有80％转移到亚洲，其中90％进入到中国，数量庞大的电子废弃物将对中国的生态环境安全造成严重的威胁。印刷电路板(PCBs)中成分复杂，其中含有的重金属(铅、汞、铬、镉)以及非金属(溴代助燃剂、液态光致阻焊剂)，随意丢弃暴露在环境中，极易造成土壤、水体的严重污染。同时，这些废旧印刷线路板含有大量的有价金属，具有可观的经济价值。特别是线路板中的Cu含量在10-20％，而目前我国铜矿中Cu的平均品位是0.6％，这表明WPCBs中的Cu是铜矿的数十倍，如果将WPCBs中的Cu进行合理的资源化利用，将会产生巨大的环境效益和经济价值。现有WPCBs资源化方法主要有：火法冶金技术、湿法冶金技术、机械处理技术、生物冶金技术以及热解技术；目前，上述处理WPCBs的技术方法还存在一定的缺点和问题，现有技术水平很难满足社会、市场的需求。

发明内容：

本发明为了克服现有高炉渣单一组分资源化与WPCBs利用的缺陷，提供一种含钛高炉渣与废旧印刷线路板协同全组分高值资源化方法。本发明方法包括WPCBs掺杂固溶、热改性工序和分段回收有价组分工序。

本发明提供一种含钛高炉渣与废旧印刷线路板协同全组分高值资源化方法，该方法具体步骤如下：

(1)废旧印刷线路板WPCBs的掺杂固溶：

(1A)将含钛高炉渣烘干，置于粉磨罐粉磨，得到含钛高炉渣粉末；

(1B)将废旧印刷线路板WPCBs用颚式破碎机破碎，将除去铁片后的废旧印刷线路板WPCBs碎块置于箱式炉中700-900℃保温2h热分解有机高分子材料，然后将热处理后的废旧印刷线路板WPCBs碎块用研钵研磨,得到废旧印刷线路板WPCBs粉末；

(1C)将步骤(1A)和(1B)中所得的所述含钛高炉渣粉末与所述废旧印刷线路板WPCBs粉末按质量比10:1研磨混合均匀后置于坩埚中，加热至1350-1550℃熔融状态保温1h后自然冷却得到废旧印刷线路板WPCBs掺杂固溶的含钛高炉渣。

2、热改性：

(2A)将步骤(1C)得到的所述废旧印刷线路板WPCBs掺杂固溶的含钛高炉渣进行破碎，然后用粉磨罐粉磨得到废旧印刷线路板WPCBs掺杂固溶的含钛高炉渣粉末，烘干备用；

(2B)将步骤(2A)所得的所述废旧印刷线路板WPCBs掺杂固溶的含钛高炉渣粉末与Na₂CO₃按质量比10：3混合研磨均匀后置于坩埚中，于1350-1550℃条件下热改性，保温1h后自然冷却得到改性含钛高炉渣。

3、分段回收有价组分：