УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПЕРЕДЕЛА ЛОМА И СПОСОБ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПЕРЕДЕЛА ЛОМА
DEVICE AND SYSTEM FOR METALLURGICAL CONVERSION OF SCRAP AND METHOD OF METALLURGICAL CONVERSION OF SCRAP

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству и системе для (пиро)металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, которые в частности выполнены с возможностью переработки в основном незагрязненного лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов без введения примесей. Указанные устройство и система содержат плавильный реактор, снабженный охлаждающим средством. Настоящее изобретение также относится к применению указанных устройства и системы для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов с целью получения сырой меди или ее прекурсора. Настоящее изобретение при этом также относится к способам (пиро)металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов.
Уровень техники
По мере все возрастающего преобладания электрических и электронных устройств в повседневной жизни общества, наблюдается все более значительный рост количества отходов из отслуживших свой срок службы электрических и электронных устройств. Данное обстоятельство ставит перед обществом задачу не только надлежащей утилизации значительного количества отходов, образующихся из электрических и электронных устройств, но также и задачу наиболее полного извлечения ценных металлов, содержащихся в этом типе отходов, поскольку существующие природные ресурсы этих ценных металлов являются как правило ограниченными. В обычном случае, электрические и электронные устройства характеризуются непропорционально высоким содержанием драгоценных металлов, а также редкоземельных элементов, индия, галлия и германия, чьи ресурсы особенно ограничены либо доступ к таким ресурсам затруднен препятствиями геополитического характера. Таким образом, извлечение из отходов именно этих стратегически важных элементов представляет собой огромный экономический интерес. В целях недопущения образования отходов из электрических и электронных устройств, а также в целях вторичного использования, переработки и иных форм утилизации данного вида отходов для сокращения количества подлежащих уничтожению отходов была принята Директива EU 2002/96/ЕС, которая например в обиходе известна как Директива об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE Directive).
В обычном случае, отходы электрических и электронных устройств, именуемые в дальнейшем как лом электрического и/или электронного оборудования, подготавливают для переработки с использованием режущих и/или сортировочных приспособлений. После извлечения доли деталей устройств из магнитных металлов, а также доли деталей с высоким содержанием алюминия и доли деталей из несмешанных пластмасс, имеется возможность подвергнуть электрические и/или электронные компоненты дополнительной металлургической обработке. Однако, в особенности при осуществлении металлургической обработки лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов в целях извлечения или вторичного использования ценных металлов, существует техническая сложность, состоящая в том, что используемые прежде для указанной цели устройства способны обеспечить лишь проведение обработки лома электрического и/или электронного оборудования, характеризующегося низким содержанием органических составляющих и/или в смеси с примесями, т.е. комплексными соединениями, которые не являются ломом электрического и/или электронного оборудования или его компонентами. К таким примесям обычно относится медный лом с высоким содержанием меди (обычно более 85 вес. %), что в общем случае ведет к увеличению издержек. В частности, введение примесей может быть необходимым, поскольку в ломе электрического и/или электронного оборудования или его компонентов в обычном случае содержится относительно высокое количество пластмасс либо иных материалов, характеризующихся теплотой сгорания, которые сгорают при осуществлении пирометаллургического передела и, таким образом, способны выделить достаточно тепловой энергии чтобы создать опасность перегрева оборудования. При этом, эти необходимые примеси также еще носят название охлаждающего лома.
Раскрытие изобретения
Следовательно, целью настоящего изобретения является создание устройства и способов металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, которые позволяли бы проводить главным образом обработку лишь лома электрического и/или электронного оборудования без использования примесей. Также, целью настоящего изобретения является создание устройства и способов металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, которые характеризовались бы наиболее возможной энергоэкономичностью и безвредностью для окружающей среды.
Для достижения вышеуказанных целей изобретения, авторами настоящего изобретения были проведены дорогостоящие исследования, в частности ими было установлено, что в качестве исходного материала может применяться в основном чистый лом электрического и/или электронного оборудования или его компоненты с соответственно высоким содержанием органических материалов, таких как например пластмасса, что имеется возможность рассеивания тепловой энергии, выделяющейся в ходе пирометаллургического процесса, за счет интенсивного охлаждения плавильного реактора и содержащегося в нем расплавляемого материала, а также что таким образом существует возможность введения в основном чистого лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов без необходимости введения примесей с целью охлаждения, например охлаждающего лома. Соответственно, предлагаемое в настоящем изобретении устройство для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов предусматривает применение плавильного реактора, выполненного с возможностью охлаждения (активного).
В частности, настоящее изобретение относится к устройству для металлургического (а именно - пирометаллургического) передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, которое содержит плавильный реактор, снабженный охлаждающим средством, при этом указанное устройство выполнено с возможностью осуществления металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов до 100 вес. %.
Согласно настоящему изобретению плавильный реактор может содержит основание и боковые стенки.
Согласно настоящему изобретению охлаждающее средство может быть установлено на по меньшей мере одной боковой стенке плавильного реактора, в частности на всех его боковых стенках.
Согласно настоящему изобретению охлаждающее средство предназначено для охлаждения ионной жидкостью.
Настоящее изобретение дополнительно содержит шахту для отвода отходящих газов, выполненную над плавильным реактором.
Согласно настоящему изобретению шахта для отвода отходящих газов по существу выполнена непосредственно над плавильным реактором.
Согласно настоящему изобретению в качестве шахты для отвода отходящих газов применяют котел-утилизатор тепла отходящих газов для рекуперации указанного тепла, в частности для преобразования тепла отходящих газов в электроэнергию.
Согласно настоящему изобретению шахта для отвода отходящих газов выполнена с по существу прямоугольной формой поперечного сечения.
Настоящее изобретение дополнительно содержит подающее средство для подачи газов и тонкодисперсных твердых веществ, в частности для подачи воздуха и/или топлива.
Согласно настоящему изобретению в качестве подающего средства для подачи газов и тонкодисперсных твердых веществ применяют фурму или трубу, в частности фурму или трубу, выполненную с возможностью вхождения в указанный плавильный реактор.
Согласно настоящему изобретению плавильный реактор содержит газоподводящее средство, выполненное в основании реактора, в частности предназначенное для введения в реактор газа-восстановителя, например водорода.
Согласно настоящему изобретению газоподводящее средство, выполненное в основании реактора, содержит продувочные пробки, в частности пористые продувочные пробки.
Согласно настоящему изобретению плавильный реактор установлен с возможностью извлечения из устройства, в частности с возможностью замены.
Согласно настоящему изобретению плавильный реактор снабжен средством замены реактора.
Согласно настоящему изобретению средство замены реактора включает ролики или колеса.
Кроме того, настоящее изобретение относится к системе для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, которая содержит устройство в соответствии с настоящим изобретением и устройство очистки отходящих газов, выполненное связанным по потоку текучей среды с вышеуказанным устройством для металлургического передела.
Согласно настоящему изобретению устройство очистки отходящих газов содержит по меньшей мере один фильтрующий элемент для удаления частиц твердых веществ, в частности металлосодержащей пыли.
Указанные устройство и система в соответствии с настоящим изобретением могут применяться для различных задач, в частности для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов либо для получения сырой меди или ее прекурсора.
Соответственно, настоящее изобретение также относится к применению устройства или системы в соответствии с настоящим изобретением для металлургического передела предназначенного для этого вида обработки материала, причем предназначенный для передела указанный материал содержит до 100 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов.
Также, настоящее изобретение относится еще и к применению устройства или системы в соответствии с настоящим изобретением для получения (создания, производства) сырой меди или ее прекурсора.
Настоящее изобретения также относится в способу металлургического (а именно - пирометаллургического) передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, посредством плавильного реактора, в котором указанный плавильный реактор выполнен с возможностью использования до 100 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов. Указанный плавильный реактор может быть, в частности, частью устройства в соответствии с изобретением, а указанный способ может, в частности, быть осуществлен посредством устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Согласно настоящему изобретению лом электрического и/или электронного оборудования или его компоненты содержат до 60 вес. % органических составляющих.
Согласно настоящему изобретению передел соответственно лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов применяют для получения сырой меди или ее прекурсора.
Согласно настоящему изобретению применяют охлаждение ионными жидкостями, маслами, расплавами солей, легкоплавкими сплавами, водой и/или паром.
Согласно настоящему изобретению для расплавления составляющих, содержащих металлы и/или оксиды, используют энергию, выделяющуюся при сжигании органических составляющих.
Согласно настоящему изобретению для выработки электроэнергии, тепла для технологических нужд и/или централизованного теплоснабжения района используют энергию, выделяющуюся при сжигании органических составляющих.
Согласно настоящему изобретению через газоподводящее средство, выполненное в основании реактора, подают водород, крекинг-газ, и/или природный газ со смешиванием или без смешивания с аргоном, водородом, и/или воздухом.
Согласно настоящему изобретению вводят дополнительную энергию, в частности посредством природного газа и/или плазмы.
Согласно настоящему изобретению для очистки технологического газа используют по меньшей мере один фильтрующий элемент и/или скруббер.
Прочие задачи и преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания и прилагаемых фигур сопровождающих чертежей.
Краткое описание чертежей
На Фигуре показано в разрезе на виде сбоку устройство для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Ниже более подробно описываются настоящее изобретение и дополнительные варианты его осуществления. Однако, настоящее изобретение не ограничивается нижеприводимым описанием и фигурой чертежей. Указанный текст описания и фигура чертежей скорее носят поясняющий характер в отношении раскрытого в соответствии с настоящим изобретением.
При этом следует отметить, что признаки изобретения описываемые в связи с примером осуществления изобретения либо примером объекта изобретения могут существовать в сочетании с любым иным примером осуществления изобретения либо любым иным примером объекта изобретения. В частности, признаки описываемые в связи с примером осуществления устройства в соответствии с изобретением могут сочетаться с любым иным примером осуществления указанного устройства в соответствии с изобретением и с любым иным вариантом осуществления системы в соответствии с изобретением, с любым вариантом их применения, либо с любым примером осуществления способа в соответствии с изобретением, и наоборот, если явным образом не указано иное.
Употребление термина или понятия в единственном числе с использованием неопределенного или определенного артикля, например таких как "a", "an" либо "the", также подразумевает указанный термин или понятие во множественном числе, и наоборот, если по контексту явным образом не следует иное. Выражение "содержать" в том виде как оно употребляется в материалах заявки распространяется не только на значение "заключать в себе" или "включать в себя", но также скорее обозначает "состоять из…" и "в основном состоять из…".
Устройство для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов содержит плавильный реактор, снабженный охлаждающим средством, при этом указанное устройство выполнено с возможностью осуществления металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов до 100 вес. %.
Данное устройство может быть применимым, в особенности, для пирометаллургического передела или пирометаллургической обработки лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов. В частности, указанный лом электрического и/или электронного оборудования или его компоненты могут быть подвергнуты термической обработке в указанном устройстве или посредством такового. Данная обработка заключается, в частности, в термическом разложении или сжигании органических составляющих указанного лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, например пластмасс или прочих горючих компонентов. Данная обработка также заключается, в частности, в частичном или полном расплавлении металлических составляющих указанного лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов. Кроме того, обработка металлических составляющих указанного лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов может быть окислительной и/или восстановительной. Это также может включать в себя ликвацию (отделение расплавленного материала). В пределах смыслового содержания, выраженного в настоящей заявке, термин "лом электрического и/или электронного оборудования или его компоненты" следует понимать, в частности, как изделия, отходы устройств и детали, а также их концентраты, в соответствии с вышеупомянутой Директивой об отходах электрического и электронного оборудования (Директива EU 2002/96/ЕС). В частности, в этот перечень входят нижеследующие предметы:
1. Крупные бытовые электроприборы, в частности такие как крупные охлаждающие электроприборы; холодильники; морозильники; прочие крупные электроприборы, применяемые для охлаждения, консервирования и хранения пищевых продуктов; стиральные машины; сушилки для белья; посудомоечные машины; плиты кухонные; плиты электрические; электроплитки; микроволновые печи; прочие электроприборы, применяемые тепловой и прочей обработки пищевых продуктов; электрообогревательные приборы; электрорадиаторы; прочие электроприборы для обогрева жилых помещений, мягкой мебели; электровентиляторы; кондиционеры воздуха; прочее вентиляторное, вентиляционное и кондиционирующее оборудование.
2. Малые бытовые электроприборы, в частности такие как пылесосы; ковровые щетки; прочие электроприборы для чистки; электроприборы применяемые для шитья, вязания, плетения и для прочей обработки текстиля; электроутюги и прочие электроприборы для глажения, раскатывания и других видов ухода за одеждой; электротостеры; электросковороды; заточные приспособления; кофемашины и оборудование для вскрытия или запечатывания контейнеров или упаковок; электрические ножи; электроприборы для стрижки волос, окрашивания волос, чистки зубов щеткой, бритья, массажа и прочие электроприборы для ухода за телом; часы настенные, настольные, наручные и оборудование для измерения, указания и регистрации времени; весы пружинные.
3. Вычислительная техника и телекоммуникационное оборудование, а также их компоненты, например большие электронно-вычислительные машины; мини-ЭВМ; блоки печати; ПЭВМ (в том числе центральный процессор, мышь, экран и клавиатура); переносные ПЭВМ (в том числе центральный процессор, мышь, экран и клавиатура); печатные платы; портативные ПЭВМ; блокнотные ПЭВМ; принтеры; копировальное оборудование; электрические и электронные пишущие машинки; карманные и настольные калькуляторы; прочие изделия и оборудование для сбора, хранения, обработки, представления или передачи информации электронными средствами; пользовательские терминалы и системы; аппараты факсимильной связи (факсы); аппараты телексной связи; аппараты телефонные; таксофоны; беспроводные телефоны; сотовые телефоны; автоответчики; прочие изделия или оборудование для передачи звука, изображения либо прочей информации посредством дистанционной передачи данных.
4. Бытовая аппаратура, в частности например такая как радиоприемники; телевизоры; видеокамеры; устройства записи звука и изображения; высококачественные устройства записи звука и изображения; усилители звука; музыкальные инструменты; прочие изделия или оборудование для записи или воспроизведения звука и изображения, в том числе сигналов, или для реализации иных способов передачи звука и изображения, отличных от дистанционной передачи данных.
5. Осветительное оборудование, в частности например светильники под флуоресцентные лампы, за исключением светильников для бытовых целей; прямолинейные флуоресцентные лампы; компактные флуоресцентные лампы; газоразрядные лампы с высокой интенсивностью свечения, в том числе вакуумные натриевые лампы и галогенные лампы; натриевые лампы низкого давления; прочие осветительные приборы и оборудование, предназначенные для создания освещения или управления освещением, за исключением ламп накаливания.
6. Электрические и электронные инструменты, в частности такие как дрели; пилы; швейные машины; оборудование для выполнения токарных работ, фрезерования, шлифования и заточки, распиловки, резки резцами, резки ножницами, сверления, выполнения и пробивания отверстий, вальцовки, изгиба либо оборудование для схожей обработки дерева, металла и прочих материалов; инструменты для выполнения клепаных, гвоздевых и винтовых соединений либо инструменты для удаления заклепок, гвоздей, винтов либо схожих операций; инструменты для сварки, пайки либо схожих операций; оборудование для распыления, намазывания, диспергирования либо для прочих операций с жидкими либо газообразными веществами при помощи иных средств; инструменты для окашивания газонов либо для выполнения прочих видов садовых работ.
7. Игрушки, оборудование для досуга и спортивных мероприятий, в частности такое как наборы игрушечных электропоездов и гоночных автомобилей; портативные консоли для видеоигр; видеоигры; компьютеры для велогонок, ныряния, бега, гребли, и.т.д.; спортивное оборудование, снабженное электрическими или электронными компонентами; игровые автоматы с монетной оплатой.
8. Медицинские устройства, в частности такие как радиотерапевтическое оборудование; кардиологическое оборудование; диализное оборудование; пульмонологическое оборудование; радиационное медицинское оборудование; лабораторное оборудование для диагностики in vitro; анализаторы; холодильники и морозильники; оборудование для тестирования на возможность искусственного оплодотворения; прочая аппаратура для определения, предотвращения, наблюдения и контроля, лечения, облегчения симптоматики заболеваний, травм или нарушений здоровья.
9. Приборы наблюдения и контроля, в частности такие как детекторы дыма; теплорегуляторы; термостаты; бытовые или лабораторные приборы для измерения, взвешивания или регулирования; прочие приборы наблюдения и контроля, используемые в промышленных установках (например, в щитах управления).
10. Автоматические раздаточные устройства, в частности такие как автоматы для выдачи горячих напитков; автоматы для выдачи горячих или холодных напитков в бутылках или консервных банках; автоматы для выдачи товаров в твердом виде; автоматы для выдачи денежных купюр; прочие устройства и аппараты для автоматической выдачи всех видов товаров.
Лом электрического и/или электронного оборудования или его компоненты могут как правило содержать, хотя и не ограничиваясь этим, по меньшей мере нижеследующие металлы: медь (Cu), никель (Ni), олово (Sn), цинк (Zn), свинец (РЬ), сурьму (Sb), золото (Аu), серебро (Аg), платину (Pt), палладий (Pd), индий (In), галлий (Ga), рений (Re), и/или редкоземельные металлы, в том числе иттрий (Y).
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения перед выполнением металлургического передела имеется возможность измельчения или резки малыми кусками предназначенного к переделу материала, например лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов. В частности, данный вариант предусматривает возможность загрузки предназначенного к переделу материала, например лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в устройство таким образом что внутри его окажется измельченный или разрезанный малыми кусками указанный материал.
При этом, указанное устройство для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов выполнено с возможностью осуществления металлургического передела до 100 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов в предназначенном для указанного передела материале. Иными словами, указанное устройство для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов выполнено таким образом, что доля лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов в предназначенном для указанного передела материале может составлять до 100 вес. %. В частности, находящийся внутри устройства и предназначенный для передела материал может содержать по меньшей мере 50 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности по меньшей мере 60 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности по меньшей мере 70 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности по меньшей мере 80 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности по меньшей мере 90 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности по меньшей мере 95 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности по меньшей мере 98 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов.
В некоторых вариантах осуществления изобретения может быть предпочтительным вводить в находящийся в устройстве и предназначенный для передела материал, помимо указанного лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, и прочие комплексные соединения, например железо в брусках, медь, известняк и/или кварц. В результате этого возможно, например, снижение точки плавления предназначенного для передела материала, например посредством образования эвтектической системы или канала расплава. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, предназначенный для передела материал также может содержать меньше чем 100 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности меньше чем 99 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности меньше чем 95 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности меньше чем 90 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности меньше чем 85 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности меньше чем 80 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов.
Все вышеуказанные нижние и верхние предельные значения доли лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов в предназначенном для передела материале могут, сочетаться друг с другом в любых желаемых вариантах, где таковое возможно по логическим соображениям.
Вышеуказанное устройство для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов содержит плавильный реактор, снабженный охлаждающим средством.
Такой плавильный реактор может быть, в частности, выполнен с возможностью расплавления лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов. Кроме того, данный плавильный реактор может быть выполнен с возможностью проведения (химической) реакции в отношении (с участием) указанного лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов. В частности, указанный плавильный реактор может быт выполнен таким образом, что предназначенный для передела материал, например лом электрического и/или электронного оборудования или его компоненты, расплавляется в нем (по меньшей мере частично) либо превращается в расплавленный материал, и затем предназначенный для передела материал, например лом электрического и/или электронного оборудования или его компоненты, вступает в химическую реакцию, например в реакцию окисления (сгорания) с участием органического материала, например пластмассы, либо в реакцию восстановления, например в реакцию восстановления возможно имеющихся в плавильном реакторе оксидов металлов.
В одном из вариантов осуществления изобретения, указанный плавильный реактор содержит основание и боковые стенки, например четыре боковые стенки. При этом, указанный плавильный реактор по своей конструкции может быть выполнен, например, близким к ковшеобразной форме либо как устройство проходного типа.
Указанное охлаждающее средство может быть выполнено, в частности, с возможностью (активного) охлаждения плавильного реактора и/или содержащегося в нем материала, например лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов. В пределах смыслового содержания, выраженного в настоящей заявке, термин "(активное) охлаждение" можно трактовать, в частности, таким образом, что без наличия указанного охлаждающего средства температура плавильного реактора и/или содержащегося в нем материала была бы выше, чем в случае наличия указанного охлаждающего средства. В соответствии с выражаемым в настоящей заявке смысловым содержанием, "(активное) охлаждение" может отличаться, в частности, от пассивного охлаждения либо от возможности дождаться охлаждения (остывания). В частности, указанное охлаждающее средство может быть выполнено с возможностью уменьшения температуры плавильного реактора и/или содержащегося в нем материала, например лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, и/или с возможностью замедления либо снижения роста температуры плавильного реактора и/или содержащегося в нем материала, например лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов.
В еще одном варианте осуществления изобретения, указанное охлаждающее средство может быть по меньшей мере частично установленным на по меньшей мере одной боковой стенке указанного плавильного реактора, в частности на всех боковых стенках указанного плавильного реактора. В частности, по своей конструкции, указанный плавильный реактор по существу может быть полностью выполнен охлаждаемым.
Например, в составе указанного охлаждающего средства может содержаться система труб, магистралей или похожих элементов, выполненных с возможностью пропускания по ним охлаждающей текучей среды.
В частности, указанное охлаждающее средство может содержать охлаждающую среду (с безнапорной циркуляцией).
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения указанное охлаждающее средство может быть применимо либо выполнено для выполнения охлаждения ионной жидкостью. В частности, указанное охлаждающее средство может заключать в себе охлаждающую среду, такую как например ионная жидкость. Прочими охлаждающими средами являются вода, масла, расплавы солей, легкоплавкие металлы и сплавы, а также их сочетания. Таким образом, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, указанное охлаждающее средство может быть применимо либо выполнено для выполнения охлаждения водой, маслами, расплавами солей, легкоплавкими металлами и сплавами, и их сочетаниями.
В пределах смыслового содержания, выраженного в настоящей заявке, "ионная жидкость" может содержать только ионы и может быть, в частности, солью или смесью солей, присутствующих в жидком агрегатном состоянии при температурах ниже 200°С, в частности ниже 100°С, без растворения таким образом указанной соли или смеси солей в растворителе, например в воде. Пример выполнения охлаждения в металлургической печи посредством ионной жидкости можно обнаружить в документе AT 508292 А1, содержание которого полностью включено в материалы настоящей заявки при помощи ссылки.
В одном из вариантов осуществления изобретения, указанное устройство также содержит шахту для отвода отходящих газов, выполненную над указанным плавильным реактором. В частности, указанная шахта для отвода отходящих газов выполнена непосредственно над указанным плавильным реактором (без какого-либо элемента, установленного между ними). В частности, указанная шахта для отвода отходящих газов и указанный плавильный реактор могут быть выполнены непосредственно примыкающими друг к другу (на воображаемой линии пересечения). В частности, указанная шахта для отвода отходящих газов и указанный плавильный реактор могут быть выполнены связанными или соединенными друг с другом. Поперечное сечение (нижнее) шахты для отвода отходящих газов, примыкающее к плавильному реактору может по существу соответствовать поперечному сечению (верхнему) указанного плавильного реактора, примыкающего к указанной шахте для отвода отходящих газов. При этом, указанная шахта для отвода отходящих газов может быть выполнена, в частности, с по существу прямоугольной формой поперечного сечения.
В другом варианте осуществления изобретения, в качестве указанной шахты для отвода отходящих газов может быть использован котел-утилизатор тепла отходящих газов (либо парогенератор, работающий от тепла отходящих газов). В частности, указанная шахта для отвода отходящих газов может быть по существу полностью выполнена как котел-утилизатор тепла отходящих газов. При этом, в частности, охлаждение, осуществляемое охлаждающим средством указанного плавильного реактора позволяет или облегчает произвести непосредственное размещение указанного котла-утилизатора на плавильном реакторе. Причем указанный котел-утилизатор может быть выполнен, в частности, с возможностью рекуперации тепла отходящих газов, и в частности с возможностью преобразования тепла отходящих газов в электроэнергию. Таким образом, становится возможным дополнительно рассеивать тепловую энергию, которая уже имеется в наличии или выделяется в процессе металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, например в целях предотвращения перегрева заявляемого устройства. Кроме того, становится возможной дополнительная утилизация выгодным образом тепловой энергии, которая уже имеется в наличии или выделяется в процессе металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, например в целях преобразования тепла отходящих газов в электроэнергию. В результате этого, становится таким образом возможным увеличить энергоэффективность заявляемого устройства для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, которое способно обеспечить преимущества как с точки зрения эффективности устройства, так и в части его большей безопасности для окружающей среды.
Объем пустого пространства указанной шахты для отвода отходящих газов или указанного котла-утилизатора значительно больше объема пустого пространства плавильного реактора. В пределах смыслового содержания, выраженного в настоящей заявке, термин "объема пустого пространства" следует понимать, в частности, как объем внутреннего пространства, например, шахты для отвода отходящих газов или плавильного реактора. В частности, значение отношения объема пустого пространства шахты для отвода отходящих газов или котла-утилизатора тепла отходящих газов к объему пустого пространства плавильного реактора может быть больше чем 2, в частности больше чем 3, в частности больше чем 4, в частности больше чем 5, в частности больше чем 6, в частности больше чем 8, в частности больше чем 10, и в частности меньше чем 100, в частности меньше чем 50. Шахта для отвода отходящих газов, отличающаяся значительными размерами по сравнению с обычными устройствами, способна выводить, в частности большое количество газа, образуемого при сгорании органического материала, например при металлургическом переделе лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов в количестве, например, до 100 вес. %.
В одном из вариантов осуществления изобретения, указанное устройство также может содержать подающее средство для подачи газов и тонкодисперсных твердых веществ, в частности для подачи воздуха и/или топлива. В нескольких вариантах осуществления изобретения подача воздуха или иного кислородосодержащего газа способна поддерживать горение органического материала, такого как например пластмасса, содержащаяся в ломе электрического и/или электронного оборудования или его компонентов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, также может быть предпочтительным производить подачу топлива (в тонкодисперсном виде) или горючего газа, например природного газа или каменноугольной пыли, в частности для регулирования или контроля температуры в заявляемом устройстве. В других вариантах осуществления изобретения также предусматривается возможность введения при помощи указанного средства для подачи газов и тонкодисперсных твердых веществ предназначенной для передела части лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, составляющей например до 15%, в частности от 1% до 10%, от общего количества.
Указанное средство для подачи газов и тонкодисперсных твердых веществ может быть, в частности, выполнено в виде фурмы или трубы с возможностью вхождения в указанный плавильный реактор. В альтернативном варианте осуществления изобретения, указанное средство для подачи газов и тонкодисперсных твердых веществ может быть, в частности, выполнено в виде по меньшей мере одной форсунки, импульсной горелки или плазменной горелки.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения, указанный плавильный реактор может содержать газоподводящее средство, выполненное в основании реактора, в частности предназначенное для введения в реактор газа-восстановителя, например водорода. В соответствиями с некоторыми вариантами осуществления изобретения, через газоподводящее средство, выполненное в основании реактора, предусмотрена подача в указанный плавильный реактор или в расположенный в нем и предназначенный для передела материал (например, наплавляемый материал) водорода, природного газа или крекинг-газа, причем в каждом случае также возможна подача смеси азота, аргона и/или воздуха, что может являться предпочтительным, например для снижения содержания возможно присутствующих в расплавленном материале оксидов металлов, что способствует большему выходу металлов, извлекаемых из лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов.
При этом, указанное газоподводящее средство, выполненное в основании реактора, может в частности содержать продувочные пробки, Данные продувочные пробки могут в частности быть пористыми продувочными пробками. Однако, они также могут быть и направленными продувочными пробками (например, выполненными в виде небольших трубок).
В одном из вариантов осуществления изобретения, указанный плавильный реактор может быть установлен с возможностью извлечения из устройства, в частности с возможностью замены. Как описано выше, плавильный реактор может быть присоединен к шахте отвода отходящих газов. Данное соединение может быть в частности разъемным. При этом, воображаемая линия пересечения между шахтой отвода отходящих газов и плавильным реактором может, в частности, проходить наклонно (с уклоном) для упрощения заменяемости плавильного реактора. Возможность замены плавильного реактора может, в частности, обеспечить уменьшение времени простоя устройства при техобслуживании и/или ремонте плавильного реактора, поскольку предусмотрена возможность несложной замены выводимого на техобслуживание или ремонт плавильного реактора на другой (находящийся в рабочем состоянии) плавильный реактор. Таким образом, имеется возможность в значительной мере избежать длительного простоя устройства и обусловленных этим производственных потерь. Легкая заменяемость может быть обусловлена, в частности, тем, что шахта отвода отходящих газов или котел-утилизатор выполнены с возможностью непосредственного примыкания к плавильному реактору.
В другом варианте осуществления изобретения, указанный плавильный реактор может быть снабжен средством замены реактора. Указанное средство замены данного типа способно, в частности, обеспечить заменяемость указанного плавильного реактора в устройстве передела. В частности, указанное средство замены реактора включает ролики или колеса.
Кроме того, указанное устройство может соде ржать подающее средство для подачи в плавильный реактор предназначенного для передела материала, например лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов. Например, указанное подающее средство для подачи в плавильный реактор предназначенного для передела материала может быть установлено в шахте отвода отходящих газов или в котле-утилизаторе тепла отходящих газов, в частности в его верхней части.
При этом, указанное устройство может также содержать средство извлечения металлов, восстановленных из лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов. При этом, указанное средство извлечения может иметь выпуск посредством слива. Например, данное средство извлечения может быть установлено в плавильном реакторе, в частности в основании плавильного реактора либо в иной донной части плавильного реактора.
Кроме того, указанное устройство может содержать отверстие для отвода отходящих газов. Данное отверстие может быть выполнено с возможностью выведения или стравливания отходящих газов из устройства. При этом, отверстие для отвода отходящих газов может быть выполнено, например, в шахте для отвода отходящих газов либо в котле-утилизаторе, в частности в его верхней части либо на его верхней стороне. В одном из вариантов осуществления изобретения указанное отверстие для отвода отходящих газов может быть выполнено разнесенным на некоторое расстояние в продольном направлении от указанной шахты для отвода отходящих газов.
Далее, система для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, содержит устройство для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов и устройство очистки отходящих газов, выполненное связанным по потоку текучей среды с указанным устройством передела.
В частности, указанное устройство очистки отходящих газов может быть выполнено связанным по потоку текучей среды с шахтой для отвода отходящих газов, в том числе и с указанным отверстием, имеющемся в устройстве передела, для отвода отходящих газов. В пределах смыслового содержания, выраженного в настоящей заявке, выражение "связанный по потоку текучей среды" может означать, что отходящий из устройства передела газ может достигнуть указанного устройства очистки отходящих газов по существу без потерь.
В частности, указанное устройство очистки отходящих газов может быть снабжено по меньшей мере одним фильтрующим элементом. При этом, указанное устройство очистки отходящих газов может содержать и группу фильтрующих элементов, характеризующихся по возможности различными фильтрующими свойствами.
В частности, указанный по меньшей мере один фильтрующий элемент может быть применимым для удаления твердых частиц, в том числе металлсодержащей пыли. Таким образом, фильтрующий элемент выполнен с возможностью сбора и, после дополнительной обработки, дальнейшего выделения ценных металлов из отходящих газов, например цинка, а также свинца и олова. При этом, с одной стороны, имеется возможность дополнительного увеличения выхода ценных металлов при металлургическом переделе лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, что благоприятным образом влияет на эффективность заявляемой системы. С другой стороны, удаление твердых частиц, в частности металлсодержащей пыли, может быть также необходимым из соображений защиты окружающей среды.
Кроме того, указанный по меньшей мере один фильтрующий элемент может быть также применимым для удаления для удаления вредных газов, например галогенов, диоксинов или фуранов, которые по экологическим соображениям также не должны выбрасываться в окружающую среду.
Устройство или система в соответствии с настоящим изобретением может быть применима, в частности, для (пиро)металлургического передела предназначенного для такой обработки материала, причем указанный материал, предназначенный для вышеуказанного передела, содержит до 100 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов.
При этом, устройство или система в соответствии с настоящим изобретением может быть применима, в частности, для получения сырой меди или ее прекурсора.
В частности, с сырой меди могут содержаться следующие ценные металлы: собственно медь (например, 80-90 вес. %), никель (например, до 5 вес. %), олово (например, около 0,5 вес. %), свинец (например, около 0,5 вес. %), сурьма (например, около 3,0 вес. %), драгоценные металлы, такие как золото; серебро; платина; палладий (например, суммарно около 0,5 вес. %), редкоземельные химические элементы, индий, галлий, германий (например, суммарно до 1,0 вес. %).
В указанном способе металлургического (более конкретно - пирометаллургического) передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов посредством плавильного реактора, указанный плавильный реактор выполнен с возможностью использования до 100 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов. В частности, указанный плавильный реактор может быть частью устройства в соответствии с изобретением, а указанный способ может осуществляться посредством устройства в соответствии с изобретением. В частности, указанный плавильный реактор выполнен с возможностью охлаждения (активного), а в указанном способе может быть предусмотрен этап охлаждения (активного) указанного плавильного реактора и/или его содержимого. Таким образом, указанный способ является применимым для получения сырой меди или ее прекурсора.
В указанном способе металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов до 100 вес. % указанного лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов может применяться в качестве материала, предназначенного для металлургического передела. Другими словами, применяемый в заявляемом способе указанный плавильный реактор выполнен таким образом, что доля лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов в предназначенном для указанного передела материале может составлять до 100 вес. %. В частности, предназначенный для металлургического передела в вышеуказанном способе материал может содержать по меньшей мере 50 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности по меньшей мере 60 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности по меньшей мере 70 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности по меньшей мере 80 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности по меньшей мере 90 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности по меньшей мере 95 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности по меньшей мере 98 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов.
Кроме того, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, предназначенный для передела материал также может содержать меньше чем 100 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности меньше чем 99 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности меньше чем 95 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности меньше чем 90 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности меньше чем 85 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, в частности меньше чем 80 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов.
Все вышеуказанные нижние и верхние предельные значения доли лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов в предназначенном для передела материале могут, сочетаться друг с другом в любых желаемых вариантах, где таковое возможно по логическим соображениям.
Водном из вариантов осуществления изобретения, лом электрического и/или электронного оборудования или его компонентов может содержать до 60 вес. % органических составляющих, например таких как пластмассы или прочие горючие компоненты, в частности до 55 вес. % органических составляющих, в частности до 50 вес. % органических составляющих, в частности до 45 вес. % органических составляющих, в частности до 40 вес. % органических составляющих, в частности до 35 вес. % органических составляющих, в частности до 30 вес. % органических составляющих, в частности до 25 вес. % органических составляющих. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения, лом электрического и/или электронного оборудования или его компонентов может содержать по меньшей мере 5 вес. % органических составляющих, например таких как пластмассы или прочие горючие компоненты, в частности по меньшей мере 10 вес. % органических составляющих, в частности по меньшей мере 15 вес. % органических составляющих, в частности по меньшей мере 20 вес. % органических составляющих, в частности по меньшей мере 25 вес. % органических составляющих, в частности по меньшей мере 30 вес. % органических составляющих. Все вышеуказанные нижние и верхние предельные значения доли лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов в предназначенном для передела материале могут, сочетаться друг с другом в любых желаемых вариантах, где таковое возможно по логическим соображениям.
В указанном способе металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, органические составляющие, содержащиеся в указанном ломе электрического и/или электронного оборудования или его компонентов обладают способностью к сгоранию. Выделяющаяся в процессе такого сгорания энергия (тепловая) может быть израсходована, в частности, на плавление составляющих лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, которые представляют собой металлы и/или оксиды металлов. В дополнительном или альтернативном варианте осуществления изобретения, выделяющаяся в процессе сгорания горючих компонентов вышеуказанного лома энергия (тепловая) может быть израсходована, в частности, на выработку электрического тока, тепла для технологических нужд и/или централизованного теплоснабжения района, например при помощи котла-утилизатора.
В одном из вариантов осуществления изобретения, этап охлаждения (активного) имеет место в вышеуказанном способе при отведении энергии из плавильного реактора; в частности их плавильного реактора, выполненного с возможностью охлаждения (активного). В частности, это охлаждение может выполняться при помощи ионных жидкостей, масел, расплавов солей, легкоплавких сплавов, легкоплавких металлов, воды и/или пара, а также их сочетаний.
Например, вышеуказанный способ металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов содержит нижеследующие этапы:
- Загрузку в устройство, в частности устройство в соответствии с настоящим изобретением, до 100 вес. % лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов, который необязательно до указанной загрузке был подвергнут измельчению с получением кусков малого размера и/или механической обработке; и
- Расплавление вышеуказанного лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов (например в плавильном реакторе вышеуказанного устройства) с сжиганием органических составляющих указанного лома.
Кроме того, указанный способ может содержать этап охлаждения (активного) вышеуказанного плавильного реактора, например при помощи ионных жидкостей, масел, расплавов солей, легкоплавких сплавов, легкоплавких металлов, воды и/или пара, а также их сочетаний.
В другом варианте осуществления изобретения, в вышеуказанном способе также предусматривается возможность по меньшей мере частичного восстановления оксидных составляющих в расплаве вышеуказанного материала либо возможность подачи газа-восстановителя или газовой смеси в расплавленный материал при помощи выполненного в основании реактора подающего средства. Таким образом, становится возможным увеличить выход металла.
В еще одном варианте осуществления изобретения, предусматривается возможность введения дополнительного количества энергии, в частности посредством природного газа и/или плазмы. Таким образом, становится возможным поддерживать необходимую температуру технологического процесса.
В одном из вариантов осуществления изобретения, очистка технологического газа может осуществляться посредством по меньшей мере одного фильтрующего элемента и/или скруббера.
Дальнейшие описание сущности настоящего изобретения осуществляются с использованием ссылочных номеров на фигурах сопровождающих чертежей, которые используются, однако, исключительно в целях пояснения раскрытого в настоящем изобретении и никоим образом не ограничивают объем притязаний заявителя. Отдельные фигуры чертежей следует рассматривать по своей сути как схематические и необязательно отражающие реальный масштаб объектов изобретения. Одинаковые ссылочные номера могут быть использованы для обозначения на разных чертежах одинаковых или схожих элементов.
На Фигуре показано в разрезе на виде сбоку устройство для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов 1, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
Устройство, показанное на Фигуре, для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов 1, содержит три зоны: шахту 20 для отвода отходящих газов, плавильный реактор 10, средство 30 замены плавильного реактора.
Выполненный в форме ковша плавильный реактор 10 снабжен боковыми стенками 16 и основанием 14. На боковых стенках 16 плавильного реактора 10 установлено охлаждающее средство 12, выполненное с возможностью охлаждения плавильного реактора 10 и/или заключенного в нем материала, например лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов. В основании 14 плавильного реактора 10 выполнено газоподающее средство 18 для подачи газа, выполненное с возможностью подачи газа-восстановителя.
Шахта 20 для отвода отходящих газов выполнена непосредственно примыкающей к плавильному реактору 10. Между шахтой 20 отвода отходящих газов и плавильным реактором 10 изображена воображаемая линия 34 пересечения, проходящая наклонно или с уклоном. Шахта 20 для отвода отходящих газов выполнена по существу полностью в виде котла-утилизатора 22, выполненного с возможностью рекуперации тепла отходящих газов. В указанной шахте 20 для отвода отходящих газов, подающее средство 24 для подачи газов и мелкодисперсных твердых веществ выполнено входящим в указанный плавильный реактор (10).
Средство 30 замены плавильного реактора расположено под плавильным реактором 10 на его основании 16. Указанное средство 30 плавильного реактора содержит ролики или колеса 32. С их помощью плавильный реактор 10 можно вытягивать наружу или извлекать из устройства 10 либо его шахты 20 для отвода отходящих газов. Благодаря наличию в конструкции устройства уклона, идущего по воображаемой линии 34 пересечения, указанный плавильный реактор 10 можно легко вытягивать наружу и извлекать в левую сторону в соответствии с конфигурацией, показанной на Фигуре.
Описание настоящего изобретения построено на конкретных вариантах его осуществления и фигурах сопровождающих чертежей. Однако, данное изобретение не ограничивается этим, поскольку могут существовать различные модификации этого изобретения без выхода из объема притязаний указанного изобретения. Употребляемые в формуле изобретения ссылочные обозначения также не следует рассматривать в качестве ограничения.
Перечень ссылочных номеров
1. Устройство для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов;
2. Система для металлургического передела лома электрического и/или электронного оборудования или его компонентов;
10. Плавильный реактор;
12. Охлаждающее средство;
14. Основание;
16. Боковая стенка;
18. Газоподающее средство;
20. Шахта для отвода отходящих газов;
22. Котел-утилизатор;
24. Средство для подачи газов и тонкодисперсных твердых веществ;
30. Средство замены реактора;
32. Ролики или колеса;
34. Линия пересечения.