权利要求
1.一种废旧含
铝电缆热解回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)高温水蒸气热解：将破碎后的废旧含铝电缆送入连续式回转热解炉，通入高温水蒸气并保持无氧环境，分段控温热解，热解温度范围为200~600℃，热解时间为60~180min，得到热解油气混合物和含铝热解渣;
(2)油气冷凝与净化：将步骤(1)得到的热解油气混合物经冷凝器分离为热解油和热解气，热解气通过催化氧化塔处理含氯气体后回用至热解炉燃烧系统;
(3)热解渣分选提纯：将步骤(1)得到的含铝热解渣破碎后，依次通过涡电流分选机去除非金属杂质，
振动筛分分离铝颗粒与残留绝缘炭，磁选机去除铁磁性物质，最后采用NaOH溶液碱洗去除表面氧化物，获得纯度≥99%的金属铝;
(4)热解油催化重整：步骤(2)得到的热解油经沸石分子筛催化重整，获得轻质燃料油与残炭，残炭返回热解炉作为辅助燃料。
2.根据权利要求1所述的废旧含铝电缆热解回收利用方法，其特征在于，步骤(1)中，所述分段控温热解程序为：第一阶段200~300℃保温30~60min;第二阶段400~500℃保温60~90min;第三阶段500~600℃保温30min。
3.根据权利要求1所述的废旧含铝电缆热解回收利用方法，其特征在于，步骤(1)中，高温水蒸气流量为0.5~2m3/h，热解炉内压力为微负压，水蒸气与电缆的质量比为1：5~1：10。
4.根据权利要求1所述的废旧含铝电缆热解回收利用方法，其特征在于，步骤(2)中，催化氧化塔采用V2O5-WO3/TiO2催化剂，空速为3000~5000h-1，处理温度200~300℃，HCl脱除率≥98%。
5.根据权利要求1所述的废旧含铝电缆热解回收利用方法，其特征在于，步骤(3)中，将步骤(1)得到的含铝热解渣破碎至粒度≤50mm，之后进行涡电流分选，NaOH溶液的质量浓度为5%~10%。
6.根据权利要求1所述的废旧含铝电缆热解回收利用方法，其特征在于，步骤(3)中，涡电流分选机频率为50~200Hz，磁场强度为0.5~2.0T;振动筛分孔径为2~10mm;磁选机磁场强度为0.8~1.5T。
7.根据权利要求1所述的废旧含铝电缆热解回收利用方法，其特征在于，步骤(4)中，沸石分子筛为HZSM-5，反应温度为350~450℃，空速为1~3h-1，轻质油收率≥85%。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及固体废弃物资源化技术领域，特别涉及一种废旧含铝电缆热解回收利用方法，尤其适用于含PVC绝缘层的废旧电缆中铝金属与非金属组分的高效分离与资源化利用。
背景技术
[0002]废旧电缆是电子废弃物的重要组成部分，其主要由金属导体(如铝、
铜)和聚合物绝缘层(如PVC、PE)组成，全球年产生量超2000万吨，其中铝电缆占约35%。传统回收方法包括机械剥离、焚烧填埋等，但存在金属损耗高(铝回收率约为80%左右)、焚烧产生二噁英及HCl污染等问题。热解法可避免露天焚烧污染，但现有技术存在以下缺陷：(1)绝缘层热解不彻底，残留炭包裹金属，分选困难;(2)含氯塑料热解生成的HCl腐蚀设备;(3)热解油气能量未有效回用，经济性差;(4)常规废电缆热解温度控制差，金属铝表面杂质多且纯度低;国内外近五年的废旧电缆与
漆包线回收相关专利中，约75%聚焦含铜混合
固废回收，铝缆回收技术占比不足15%。且现有铝回收工艺多依赖湿法酸浸，产生大量废液。上述问题严重制约了含铝电缆的资源化回收再利用。
[0003]因此，亟需开发一种耦合热解活化、污染物协同控制与多级分选集成工艺，实现金属铝高纯度回收与全组分高值化回收利用，满足环保与经济性要求。
发明内容
[0004]针对上述问题，本发明提出一种废旧含铝电缆热解回收利用方法，通过分段控温热解耦合水蒸气活化，实现绝缘层高效分解与铝金属清洁回收。具体方案如下：
[0005]一种废旧含铝电缆热解回收利用方法，包括以下步骤：
[0006](1)高温水蒸气热解：将破碎后的废旧含铝电缆送入连续式回转热解炉，通入高温水蒸气并保持无氧环境，分段控温热解，热解温度范围为200~600℃，热解时间为60~180min，得到热解油气混合物和含铝热解渣;
[0007](2)油气冷凝与净化：将步骤(1)得到的热解油气混合物经冷凝器分离为热解油和热解气，热解气通过催化氧化塔处理含氯气体后回用至热解炉燃烧系统;
[0008](3)热解渣分选提纯：将步骤(1)得到的含铝热解渣破碎后，依次通过涡电流分选机去除非金属杂质，振动筛分分离铝颗粒与残留绝缘炭，磁选机去除铁磁性物质，最后采用NaOH溶液碱洗去除表面氧化物，获得纯度≥99%的金属铝;
[0009](4)热解油催化重整：步骤(2)得到的热解油经沸石分子筛催化重整，获得轻质燃料油与残炭，残炭返回热解炉作为辅助燃料。
[0010]优选地，步骤(1)中，所述分段控温热解程序为：第一阶段200~300℃保温30~60min，分解低分子量有机物，具体为脱除增塑剂等挥发性有机物，减少后续裂解结焦以及热解油中长链有机物对金属铝的粘附;第二阶段400~500℃保温60~90min，主裂解绝缘层，具体为PVC、PE主裂解为短链烃与HCl，水蒸气与HCl反应生成Cl-，抑制二噁英合成，同时抑制表面氯化物AlCl3的生成;第三阶段500~600℃保温30min，彻底分解残留炭化物，具体为残留炭氧化为CO/H2，提高铝表面洁净度。由于金属铝的熔点为660℃，因此本申请的分段热解温度均低于660℃。这一步强调高温水蒸气与分段热解协同，非单一温度控制，实现高温水蒸气对铝表面氧化层的原位破除与金属-炭界面定向剥离。
[0011]优选地，步骤(1)中，高温水蒸气流量为0.5~2m3/h，热解炉内压力为微负压(-50Pa~-10Pa)，水蒸气与电缆的质量比为1：5~1：10。本发明在分段热解中引入高温水蒸气，通过化学与物理协同作用实现铝表面清洁。水蒸气与铝表面的
氧化铝反应生成挥发性羟基化合物，破除氧化层，同时水蒸气气流冲刷热解渣，减少炭层对铝颗粒的包裹，提升铝表面裸露率，降低NaOH碱洗难度并缩短碱洗时间。
[0012]优选地，步骤(2)中，催化氧化塔采用V2O5-WO3/TiO2催化剂，其中V2O5的质量百分含量为2.5%、WO3为5%、TiO2为92.5%。本发明通过实验确定V2O5(2.5wt%)、WO3(5wt%)与TiO2(92.5wt%)的负载比例，在HCl氧化活性与抗烧结性之间取得平衡。采用分步浸渍法，优先负载WO3以增强TiO2载体酸性与稳定性，再负载V2O5，提升活性位点分散度。
[0013]优选地，步骤(2)中，催化氧化空速为3000~5000h-1，处理温度200~300℃，HCl脱除率≥98%。加入催化剂目的是将热解气中的HCl变为氯气，然后通过吸附实现高效脱除氯，显著提升HCl的氧化效率与稳定性。通过催化氧化将污染严重的HCl转化为容易处理的氯气，可以防止二噁英生成风险。由于HCl减少，可以延长催化部分设备的使用年限，降低腐蚀。上述过程中，HCl转化为Cl2并吸附脱除;净化气回用供热解炉燃烧，热效率提升≥20%。
[0014]优选地，步骤(3)中，将步骤(1)得到的含铝热解渣破碎至粒度≤50mm，之后进行涡电流分选，NaOH溶液的质量浓度为5%~10%。
[0015]优选地，步骤(3)中，涡电流分选机频率为50~200Hz，磁场强度为0.5~2.0T;振动筛分孔径为2~10mm;磁选机磁场强度为0.8~1.5T。上述涡电流分选机的频率和磁场强度针对热解渣中铝颗粒的尺寸(≤50mm)和杂质特性(炭渣、塑料残留)进行了优化，高频对细颗粒铝的涡流排斥力增强，分选效率提升，结合铝颗粒尺寸分布针对性选择相应孔径筛网，减少铝损失，弱磁场靶向去除铁磁性杂质，避免铝颗粒磁团聚。结合热解渣中铁磁性物质含量(通常<1%)，采用相应的磁选机磁场强度以平衡分选效率与能耗，与传统涡电流分选和磁选相比进行了工艺流程与参数优化。上述过程中，热解渣依次经涡电流分选去除非金属、振动筛分分离铝粒与炭渣、磁选去铁、碱洗去氧化层，最终使铝纯度≥99%，回收率≥95%。
[0016]优选地，步骤(4)中，沸石分子筛为HZSM-5，反应温度为350~450℃，空速为1~3h-1，轻质油收率≥85%。上述催化参数可以保障高轻质油收率。上述过程中，热解油经HZSM-5分子筛催化裂解，生成轻质燃料油(C5~C12)与残炭，残炭作为热解辅助燃料，实现全组分利用。
[0017]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0018]本发明的核心策略为高温水蒸气-分段热解-多级分选协同机制，包括在破碎后的废旧含铝电缆的热解阶段，通入高温水蒸气促进绝缘层完全分解，铝金属裸露率提高至98%，分选效率提升30%;将热解气通入催化氧化塔实现HCl高效脱除(≥98%)，避免设备腐蚀与二次污染。热解油气能量回用率≥80%，铝回收率≥95%，纯度≥99%，碱液消耗量降低40%。达到再生
铝冶炼标准。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本发明的废旧含铝电缆热解回收利用方法流程图。
具体实施方式
[0021]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0022]实施例1
[0023]将破碎至50mm的废旧铝电缆(铝含量65%，PVC绝缘层35%)投入回转热解炉，通入1.2m3/h高温水蒸气，炉内压力-30Pa，水蒸气与电缆比例为1:8，分段控温：200℃(60min)→450℃(90min)→550℃(30min)，热解渣铝裸露率98.5%，热解气中HCl浓度为1200ppm。
[0024]热解气经冷凝分离后，含HCl气体进入催化氧化塔(V2O5-WO3/TiO2，其中V2O5、WO3与TiO2的质量百分比为2.5%：5%：92.5%，催化氧化温度250℃，空速4000h-1)，HCl脱除率99.2%，净化后HCl残留≤10ppm，热解炉出口管道与气体输送管道腐蚀速率≤0.15mm/月。
[0025]热解渣经涡电流分选(频率100Hz，磁场1.2T)、振动筛分(孔径5mm)、磁选(1.0T)、质量分数6% NaOH碱洗20min，铝回收率96.3%，纯度99.2%。
[0026]热解油催化重整(HZSM-5，400℃，空速2h-1)，轻质油收率87.6%，残炭热值28MJ/kg。
[0027]实施例2
[0028]通入0.8m3/h高温水蒸气，分段控温：250℃(40min)→480℃(70min)→580℃(30min)，其他条件与实施例1相同。热解渣铝裸露率97.8%，热解气中HCl浓度为980ppm。
[0029]振动筛孔径8mm，8% NaOH碱洗20min，铝回收率95.1%，纯度99.9%。
[0030]对比例1
[0031]采用V2O5/TiO2催化剂，其中V2O5与TiO2的质量百分比为3%：97%，其他条件与实施例1相同。HCl脱除率为92.5%，净化后HCl残留≤130ppm，热解炉出口管道与气体输送管道腐蚀速率≤0.22mm/月。
[0032]与实施例1相比，对比例1的催化剂中未加入WO3，其催化氧化效率降低，HCl脱除率显著下降。
[0033]对比例2
[0034]将废旧铝电缆直接加热至500℃，无分段控温，热解过程未通入水蒸气，其他条件与实施例1相同。热解渣铝裸露率82.0%，回收率78.0%，热解油氯含量为620ppm。
[0035]与实施例1相比，对比例2的热解过程未通入水蒸气，导致绝缘层分解和铝金属裸露不足，铝回收率下降。
[0036]对比例3
[0037]采用热解渣经涡电流分选(频率20Hz，磁场0.3T)、振动筛分(孔径5mm)、磁选(0.5T)、质量分数6% NaOH碱洗20min，其他条件与实施例1相同，铝回收率76.5%，纯度95.6%。
[0038]与实施例1相比，对比例3的涡电流分选频率和磁场降低，磁选场强下降，导致分选效率降低，铝回收率下降。
[0039]对比例4
[0040]热解气未净化直接排放，其他条件与实施例1相同。热解炉出口管道与气体输送管道腐蚀速率度增加至0.45mm/月。
[0041]与实施例1相比，对比例4未对热解气进行催化氧化塔处理，导致含氯气体腐蚀热解炉管道，增加设备损耗。
[0042]以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
说明书附图(1)
声明：
“废旧含铝电缆热解回收利用方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：北京工业大学
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