[发明专利]一种从含铅废弃电子垃圾阴极射线管玻璃中提取铅的方法

说明书

本发明属于危险废物处置及资源化利用领域，尤其涉及一种从含铅废弃电子垃圾阴极射线管玻璃中提取铅的方法。本发明提供了一种从含铅废弃电子垃圾阴极射线管玻璃中提取铅的方法，包括以下步骤：将碳粉与阴极射线管玻璃粉末混合，置于600℃～1200℃温度下，进行还原反应，得到从阴极射线管玻璃粉末的SiO₂网状玻璃结构中提取出来的铅。本发明中，在600℃～1200℃温度下进行还原反应，碳粉可以改变阴极射线管玻璃粉末中铅周围的网状结构，在较短的反应时间内提取金属铅，并有效防止提取的金属铅重新进入玻璃基质；还原反应温度高于玻璃化温度480℃，阴极射线管玻璃粉末变为高度粘稠液体，碳粉和提取出的金属铅被粘稠的玻璃液体包围，避免了被空气中的氧气氧化。

技术领域

本发明属于危险废物处置及资源化利用领域，尤其涉及一种从含铅废弃电子垃圾阴极射线管玻璃中提取铅的方法。

背景技术

阴极射线管是工业化生产最早、应用最广泛的显示技术设备，具有技术成熟、可靠性高、使用寿命长等优点，长期以来作为电视机、计算机显示器以及示波器等电子产品的主要显示设备。2009年以来，我国阴极射线管电视机总量超过5亿台，随着显像管技术的发展，液晶显示器以其独特优越性严重地冲击了阴极射线管显示器的市场占有额，导致阴极射线管显示器废弃量逐年递增。我国已经发展成为电子产品的生产、消费大国，大量电子产品已到了淘汰报废的高峰期，每年将产生4000～5000万台报废阴极射线管电子产品。此外，还有大量报废阴极射线管电子产品通过非法途径从美国、欧洲、日本等发达国家转运到国内。2012年以来，在国家废弃电子产品基金的支持下，企业处理废弃电子产品量不断增加。据统计，我国拆解处理废弃电器电子产品每年将产生阴极射线管含铅玻璃5万吨到8万吨，而目前我国年利用处置能力远无法满足处理需求。

废弃阴极射线管中含铅锥玻璃属于危险废物，已成为电子废物处理关注的重点。目前，部分国家或地区仍将填埋作为处理处置废弃阴极射线管玻璃的主要方式。但随着废弃阴极射线管玻璃在填埋场时间的推移，阴极射线管玻璃中的重金属铅将会溶进地下水，进而对生态环境和人体健康带来严重危害。美国环境保护署曾在一份报告中写道，城市固体废物中98.7％金属铅来源于电子废物，其中29.8％金属铅来源于废阴极射线管玻璃。Stephen等人在2000年采用美国环境保护署推荐的固废TCLP(Toxicity CharacteristicLeaching Procedure，毒性特征沥滤方法)毒性浸出标准程序对废弃阴极射线管锥玻璃中的铅进行了浸出毒性实验，结果发现，阴极射线管锥玻璃中的铅浸出浓度平均值约为75.3mg/L，远远超出了危险废物鉴别标准。因此，如何处置并利用数量庞大的废弃阴极射线管显示器，已成为我国乃至世界环境保护领域所面临的一大挑战。

同时，阴极射线管玻璃是一种不可忽视的资源性固体废物。据估算，全国正在使用的阴极射线管玻璃重量约600万吨，其中总含铅量约8.3％，达到50万吨。鉴于阴极射线管玻璃废弃量不断增加以及含重金属铅的特性，对其进行资源化回收是比较合理的处置方式。目前，国际上针对废阴极射线管玻璃提取铅的处理方法主要有四种：热处理法、机械活化法、强化浸出法和热还原酸浸洗法。

热处理法近年来得到研究者的广泛的关注，主要包括低压热处理法、热还原法以及高温自蔓延法。低压热处理法采用CaCl₂和碳粉在低于600Pa的压强下加热至1000℃并保温1h以上，从阴极射线管玻璃中提取铅，提取效率可以达到96％以上，但低压热处理法需要在特定压力下进行且得到的产物为PbCl₂，需进一步加工才可以得到金属铅，使用该方法需要低压反应，导致能耗较大，处理成本较高，不适于工业化应用。热还原法利用Al、Fe作为还原剂，虽然在常压下就可进行且反应时间小于1.5h，但其回收率较低，小于58％，而且这种方法采用的还原剂Al、Fe较贵，不适于大规模应用。高温自蔓延法采用聚氯乙烯在1000℃下加热蒸发，虽然在常压下可以将99.9％的铅蒸发出来，但该方法得到的最终产物为PbCl₂而不是金属铅。