浴熔炼工艺，回收废弃电子设备中的金属价值与能源利用的可持续解决方案
科技日新月异的今天，电子工业已成为全球增长最快的行业之一，迅猛发展的同时，也带来了大量废弃电器和电子设备的问题。
这些废弃设备，包含许多有价值的材料，如金属、玻璃、塑料和氧化物，一些研究已经关注这些问题，并试图通过黑色金属和有色金属的冶炼回收，来提炼WEEE（废弃电子电器）中的贵重金属部分。
在处理WEEE时，粉碎过程会产生的混合粉碎机残留物，包含混合量的塑料、金属和氧化物。
虽然SRM（废弃电子设备粉碎机残留物）同时具有能量和金属价值，但目前大部分SRM仍然被填埋处理。
为了实现可持续利用，可以考虑采用浴熔炼工艺，这样塑料馏分可以作为还原剂和燃料，进行分类留存，一个典型的浴熔炼过程是锌发烟，其中煤和空气注入含锌渣以还原锌。
研究选择在冶炼厂的锌发烟厂，进行此次工业试验，研究两种纯塑料材料和SRM的注入，在这一过程中，含塑料的材料可以部分替代煤炭。
塑料材料在矿渣槽内的反应程度，仍然是问题，关于塑料材料的反应程度，一些研究人员已经使用不同的方法研究了煤在锌发烟反应中的作用。
批次中最重要的变化是炉渣中的锌浓度，可以通过计算锌浓度，并与实际测量的锌浓度进行比较，来确定煤参与渣浴内反应的程度。
这种方法也可以用于仅注入煤的试验，可以通过比较计算锌含量，来确定塑料材料参与反应的程度，此外，还需要研究添加SRM对工艺条件，特别是炉渣化学的影响。
传统的熏蒸炉做法中，间歇性操作，涉及装料、发烟循环，以及在出丝前对炉渣进行加热。
煤与两次空气一起注入炉中，并减少炉渣中的氧化物含量，发烟循环中，注煤速率保持不变，仅在最后阶段进行降低。
利用浴熔炼工艺，处理WEEE中的塑料材料，是一种可持续的方法，可以回收金属价值，并有效利用能量。
关于塑料在锌发烟过程中的应用，仍需深入研究，以解决目前存在的问题，并优化工艺条件，这将有助于促进WEEE环保处理和资源回收。
浴熔炼工艺在试验过程中，每隔10分钟收集一次数据，在初始步骤中，注入的空气和还原剂量，以及初始炉渣成分，作为输入数据记录。
计算结果包括渣相和气相，所得到的炉渣成分，会作为下一个计算步骤的输入，每个计算步骤的气相，则用于之后的空气燃烧阶段。
由于在试验中没有直接测量燃烧后气体的温度，研究人员假设在喷煤试验期间，燃烧后气体的温度保持在恒定的1150°C。
离开冷却塔之前，研究人员记录了气体的温度，因此可以计算气体因冷却而产生的热量，这些热量，应与预热空气和产生蒸汽所需的热量相一致。
由于炉子和竖井之间的连接没有密封，未知量的空气会被引入炉中，研究人员称之为泄漏空气。
研究人员通过比较热力学计算和实验热量，来估计泄漏的空气量，估计的泄漏空气量，将在接下来的煤和塑料材料共同喷射试验中，用于计算燃烧后气相温度的升高。
在试验期间，研究人员仅对喷煤方式进行了12个批次的试验，并且将其中几个批次进行了热力学计算。
通过比较计算出的锌发烟速率，与炉渣槽内不同量的煤的反应，研究人员得出结论，假设利用100 wt-%煤，进行热力学计算，与实验结果相差0.5-1.5个百分点。
为了达到与之前相同的锌浓度水平，研究人员用煤量，使用85 wt-%煤热力计算结果，与试验期间测得的锌浓度相似。
研究人员假设85 wt-%的煤参与反应，即煤炭在过程中的利用率为85%，另外的15 wt-%的煤在矿渣浴中，不发生反应，直接与三级空气一起进入后燃烧，因此，除了计算中的气相，这15 wt-%的煤用于与三级空气的后燃烧。
研究人员预估了泄漏的空气量，并通过将气相从1150°C冷却到370°C来计算热量， 以及产生蒸汽和预热空气的热量进行比较。
他们估计每小时20 kNm^3的泄漏空气量，因为这个值更接近几个批次的热量，推断大约2 GJ的热量为系统中的未释放热损失。
这意味着在使用塑料材料进行试验期间，燃烧后的气体将具有更高的温度，部分塑料材料在矿渣浴中不发生反应，导致燃烧后产生更多的能量，进而增加燃烧后气体的温度。
通过这些计算和推论，研究人员得出了在试验期间，所需的温度设置，以及燃烧后气体温度增加的结论。
结论包括含塑料材料作为替代还原剂，在工业炉内的应用，具有一定的潜力，这些含塑料材料富含碳，能在还原过程中释放大量热能，塑料废物是廉价且容易获取的资源，其利用有可能降低生产成本，并通过减少传统还原剂的使用，对环保做出贡献。
当然，这种替代方法并非无懈可击，炉内适应性、热解过程中，有害气体的排放，以及废塑料成分和热值的稳定性，都是实施过程中需要克服的挑战，在推广应用之前，必须进行更深入的研究和试验验证，以评估其在各种工业炉内的可行性和经济效益值。
