阅读说明：本技术 一种微波热力熔炼处理废弃含铅玻璃的方法 (Method for treating waste lead-containing glass by microwave thermal smelting ) 是由 王俊鹏 陈裕瀚 刘畅 张德琦 冯锡炜 于 2021-10-20 设计创作，主要内容包括：本发明属于电子废弃物循环利用领域,特别涉及一种微波热力熔炼处理废弃含铅玻璃的方法,包括：(1)将从家电拆解企业得到的废弃含铅玻璃磨成粉；(2)将废弃含铅玻璃、氧化亚铁、碳粉和氧化钙按照一定比例混合均匀；(3)将混合好的物料放入到微波炉中进行高温熔炼,熔炼结束后,让物料自然冷却至室温,分离出下层粗铅和上层还原渣。利用微波熔炼方法,将废弃含铅玻璃与助剂进行混合还原,充分利用微波的选择性加热、内热源加热和体加热的特点,降低反应温度,缩短工艺时间,进而降低处理废弃含铅玻璃的能耗成本,并且实现了废弃含铅玻璃的无害化处理。(The invention belongs to the field of recycling of electronic wastes, and particularly relates to a method for treating waste lead-containing glass by microwave thermal smelting, which comprises the following steps: (1) grinding waste lead-containing glass obtained from household appliance dismantling enterprises into powder; (2) uniformly mixing the waste lead-containing glass, ferrous oxide, carbon powder and calcium oxide according to a certain proportion; (3) and (3) putting the mixed material into a microwave oven for high-temperature smelting, naturally cooling the material to room temperature after smelting is finished, and separating the lower-layer crude lead and the upper-layer reducing slag. The waste lead-containing glass and the auxiliary agent are mixed and reduced by using a microwave smelting method, the characteristics of selective heating, internal heat source heating and body heating of microwaves are fully utilized, the reaction temperature is reduced, the process time is shortened, the energy consumption cost for treating the waste lead-containing glass is further reduced, and the harmless treatment of the waste lead-containing glass is realized.)

一种微波热力熔炼处理废弃含铅玻璃的方法

技术领域

本发明属于电子废弃物循环利用领域，特别涉及一种微波热力熔炼处理废弃含铅玻璃的方法。

背景技术

含铅玻璃广泛用于生产显示器和电视机的阴极射线管，但随着科技的发展，人们生活水平不断提高，显示器产品的更新换代速度加快，导致大量阴极射线管显示器进入报废处理阶段。此外，还有大量废弃阴极射线管电子设备通过非法途径从发达国家被转运到我国。因此，废弃阴极射线管电子产品中含铅玻璃的循环利用成为了我国急需解决的问题。

当前，针对废弃含铅玻璃的处理方式，主要集中在作为金属冶炼助熔剂、生产防辐射玻璃、固化填埋和制备泡沫玻璃等四个方面。作为金属冶炼助熔剂是指用废弃的含铅玻璃替代冶金助熔剂，但含铅玻璃中的钾、钠等碱金属含量高，熔炼过程中对耐火材料腐蚀严重；防辐射玻璃中铅含量高到60％以上，而废弃含铅玻璃中含有大量的铅，因此采用废弃的含铅玻璃生产核废物的包装物和辐射屏蔽装置是可行的，但由于其对废弃含铅玻璃的处理量非常有限，所以不能成为一条主要的回收利用方法；采用固化填埋的方式处理废弃含铅玻璃，不仅是对铅资源的浪费，还会有潜在的环境风险，因此应尽量避免通过填埋方式处理废弃含铅玻璃；生产泡沬玻璃是当下循环利用废弃含铅玻璃的主要研究领域，虽然研究人员在该领域取得了一定的进展，但由于没有考虑到泡沬材料中铅对环境的危害，其应用受到了一定程度的限制。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种微波热力熔炼处理废弃含铅玻璃的方法，本发明采用微波熔炼的方法，利用微波加热的加热迅速和选择性加热的特点，处理废弃的含铅玻璃。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微波热力熔炼处理废弃含铅玻璃的方法，包括如下步骤：

(1)将废弃含铅玻璃磨成粉；

(2)将粉磨后的废弃含铅玻璃粉与氧化亚铁、碳粉和氧化钙混合均匀；

(3)将混合好的物料放入到微波炉中，在惰性气氛下，进行高温熔炼，熔炼结束后，自然冷却至室温，分离出下层粗铅和上层还原渣。

进一步地，所述的步骤(1)中废弃含铅玻璃粉磨至粒级小于0.074mm，碳粉粒径小于0.074mm。

进一步地，所述步骤(1)的废弃含铅玻璃中的PbO质量百分含量在20％～30％。

进一步地，所述步骤(2)中氧化亚铁加入量为废弃含铅玻璃质量的20％～40％；氧化钙的加入量为废弃含铅玻璃质量的5％～15％；碳粉与废弃含铅玻璃中PbO的摩尔比为1～1.5：1。

进一步地，所述步骤(3)的熔炼过程中微波加热的功率为4～6kW，加热温度为1200℃～1350℃，加热时间为40～60min。

进一步地，所述步骤(3)中惰性气氛为氮气。

进一步地，所述方法得到的粗铅中铅的质量百分含量98％以上，铅回收率为95％以上。

与现有的废弃含铅玻璃处理方法相比，本发明的有益效果如下：

(1)利用微波熔炼方法，将废弃含铅玻璃与助剂进行混合还原，向含铅玻璃中加入碳粉，采用微波加热的反式对含铅玻璃中的氧化铅进行还原，利用布多尔反应生成的CO气体还原玻璃中的氧化铅，产生粗铅，反应的化学方程式为PbO·SiO₂(l)+FeO(s)+CO(g)＝2FeO·SiO₂(l)+Pb(l)+CO(g)，实现了含铅玻璃的无害化处理，达到了变废为宝的目的。

(2)含铅玻璃中氧化铅和碳粉都属于强吸波物质，在微波场中能够被迅速加热，从而在还原过程中缩短铅晶粒形核时间，促进铅晶粒尺寸的迅速增长，进而提高含铅玻璃中铅的回收率。

(3)充分利用微波的选择性加热、内热源加热和体加热的特点，可以降低还原反应的反应温度，缩短工艺时间，进而降低处理废弃含铅玻璃的能耗成本。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中废弃含铅玻璃的化学成分如表1所示。

表1实施例中废弃含铅玻璃的化学成分(质量分数，％)

本发明实施例中氧化亚铁、氧化钙和碳粉均为分析纯，碳粉粒径小于0.074mm。

实施例1

一种微波热力熔炼处理废弃含铅玻璃的方法，包括以下步骤：

(1)将从家电拆解企业得到的废弃含铅玻璃粉磨至粒级小于0.074mm；

(2)称取废弃含铅玻璃粉1000g、氧化亚铁210g、碳粉16g和氧化钙80g，充分混合均匀；

(3)将混合好的物料放入到微波炉中进行高温熔炼，微波加热功率4kW，加热温度1200℃，加热时间60min，熔炼过程中通入氮气，熔炼结束后，让物料自然冷却至室温，分离出下层粗铅和上层还原渣，得到的粗铅中铅的质量百分含量为98.23％，铅回收率为95.78％。

实施例2

一种微波热力熔炼处理废弃含铅玻璃的方法，包括以下步骤：

(1)将从家电拆解企业得到的废弃含铅玻璃粉磨至粒级小于0.074mm；

(2)称取废弃含铅玻璃粉800g、氧化亚铁160g、碳粉12g和氧化钙40g，充分混合均匀；

(3)将混合好的物料放入到微波炉中进行高温熔炼，微波加热功率5kW，加热温度1300℃，加热时间45min，熔炼过程中通入氮气，熔炼结束后，让物料自然冷却至室温，分离出下层粗铅和上层还原渣，得到的粗铅中铅的质量百分含量为98.98％，铅回收率为96.17％。

实施例3

一种微波热力熔炼处理废弃含铅玻璃的方法，包括以下步骤：

(1)将从家电拆解企业得到的废弃含铅玻璃粉磨至粒级小于0.074mm；

(2)称取废弃含铅玻璃粉500g、氧化亚铁200g、碳粉10g和氧化钙75g，充分混合均匀；

(3)将混合好的物料放入到微波炉中进行高温熔炼，微波加热功率6kW，加热温度1350℃，加热时间40min，熔炼过程中通入氮气，熔炼结束后，让物料自然冷却至室温，分离出下层粗铅和上层还原渣，得到的粗铅中铅的质量百分含量为98.56％，铅回收率为96.79％。

实施例4

一种微波热力熔炼处理废弃含铅玻璃的方法，包括以下步骤：

(1)将从家电拆解企业得到的废弃含铅玻璃粉磨至粒级小于0.074mm；

(2)称取废弃含铅玻璃粉1200g、氧化亚铁350g、碳粉21g和氧化钙120g，充分混合均匀；

(3)将混合好的物料放入到微波炉中进行高温熔炼，微波加热功率5kW，加热温度1250℃，加热时间50min，熔炼过程中通入氮气，熔炼结束后，让物料自然冷却至室温，分离出下层粗铅和上层还原渣，得到的粗铅中铅的质量百分含量为98.83％，铅回收率为96.28％。

以上技术方案阐述了本发明的技术思路，不能以此限定本发明的保护范围，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上技术方案所作的任何改动及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。