一種分離廢棄電路板粉末中兩性金屬的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種分離廢棄電路板粉末中兩性金屬的方法，尤其涉及一種利用混相 堿熔分離廢棄電路板粉末中兩性金屬的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電子信息產業的快速發展，電子產品的更新換代速度逐漸加快，電子垃圾的 處理已成為全球亟待解決的難題之一。電路板是電子器件最重要的組成部分之一，其中含 有大量可利用的普通金屬、稀貴金屬以及強化樹脂、玻璃纖維等，若隨意處置廢棄電路板， 不但會對環境造成嚴重危害，而且會造成資源的極大浪費。目前國內外對廢棄電路板中有 價金屬的回收方法有很多，但主要關注了其中貴金屬及銅的資源化處理，對鉛、錫焊料的回 收也略有提及，但對于鋅、鋁等其它金屬的分離則幾乎從未涉及，從而成為回收銅及貴金屬 的雜質源，使回收工藝復雜化。
[0003] 中國公開專利CN102211103A (公開日2011. 10. 12)提出了一種采用電弧等離子 體熱解廢棄電路板的方法，采用氫等離子體得到高質量的熱解氣，熱解得到的氣體產物為 熱量回收利用價值較高的可燃氣體，固體殘渣中金屬與玻璃纖維之間結合疏松，易分離，但 熱解過程需要通入保護性氣氛，處理成本高，且不能實現對有價金屬的進一步分離。中國公 開專利CN103320618A(公開日2013. 09. 25)提出了一種聯合物理分離與生物浸出的廢棄 電路板貴金屬回收方法，將廢棄電路板碎片粉碎、高壓靜電分選后，利用假單胞菌分泌出的 氫氰酸對金屬混合顆粒進行分步浸出，依次得到一般金屬的單一離子溶液、貴金屬的單一 離子溶液，再通過置換反應將溶液中的貴金屬、一般金屬分別置換出來，該方法操作簡單， 但微生物培養環境要求苛刻，有價金屬浸出效率低。中國公開專利CN103388160A (公開 日2013. 11. 13)提出了一種用廢棄電路板溶銅-電沉積聯用法制備銅粉的方法，采用硫酸 銅、氨水、有機添加劑等配制溶銅電解液，以陽離子交換膜隔開陰極區和陽極區，廢棄電路 板中銅的溶解和銅粉的制備在膜兩側同時進行，但堿性體系電解電流效率不高，制備得到 的銅粉形貌不規整，且不能有效回收鉛、錫等兩性金屬。中國公開專利CN201420079667(公 開日2014. 7. 30)提出了一種廢棄電路板金屬回收分離裝置，通過加熱使廢棄電路板表面 焊錫熔化，利用裝置高速旋轉產生的離心力使液態焊錫脫離廢棄電路板表面，該方法僅能 處理鉛、錫含量較高的廢棄電路板，且分離效率無法保證。中國公開專利CN200910082443 (公開日2010. 10. 20)提出了一種選擇性浸出分離廢棄電路板中錫、鉛和銅的方法，利用鹽 酸、氯化銅溶液對錫、鉛的選擇性浸出使其與銅分離，但該方法中高濃度氯離子對設備有較 強的腐蝕性，對設備材質要求較高。中國公開專利CN101787547A (公開日2010. 07. 28)公 開了一種從廢印刷電路板中回收有價金屬的方法，重點關注了銅、鎳及貴金屬的回收，通過 NaOH-NaNO3組成的熔化劑分離其中鉛、錫、銻、鋁，但其熔化劑加入量小，處理效果不明確。 中國公開專利CN102747229A (公開日2012. 10. 24)提出了一種分離回收廢棄電路板多金 屬富集粉末中有價金屬的方法，利用NaOH-NaNCV液相熔煉體系轉化廢棄電路板中的鉛、錫、 鋅、鋪，并通過水浸出、Na 2SM出等兩步浸出，實現了兩性金屬與銅的高效分離，但該方法所 用堿性熔煉體系為靜態體系，物料與熔體間沒有相對運動，接觸及碰撞幾率相對較低，介質 消耗量大，且以價格較高的NaOH、NaNO3配制熔煉體系，成本較高。
[0004] 因此，尋求經濟有效、綠色環保的方法對廢棄電路板中有價金屬加以綜合回收利 用，不僅可以實現資源的有效循環利用，也適應當前我國節能減排、保護環境的大趨勢。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種經濟環保、成本低廉、 流程短、回收效率高的分離廢棄電路板粉末中兩性金屬的方法，以實現廢棄電路板中的錫、 鉛、錯、鋅等兩性金屬與銅、貴金屬清潔高效分離。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為： 一種分離廢棄電路板粉末中兩性金屬的方法，包括以下步驟： 1) 混相堿熔：將廢棄電路板粉末按照粉末、堿性介質、輔助氧化劑的質量比為1 : 〇~1混勻后，置于400~900°C條件下進行熔煉，熔煉過程中向熔體內鼓入氧化性氣體，熔煉 20~90min后得到熔煉產物；其中所述堿性介質為Na0H、Na 2C0#的一種或幾種，所述輔助 氧化劑為NaN03、NaNO2中的一種或幾種； 2) 急冷溶浸：將熔煉產物置于冷水中急冷后，然后破碎，再按照水：熔煉產物為40~ 10:1的液固質量比加水，在常溫下攪拌浸出10~60min，過濾，得到富含銅及貴金屬的洗渣 和含兩性金屬的堿性洗液。
[0007] 上述的分離廢棄電路板粉末中兩性金屬的方法，優選的，所述步驟1)中，氧化性氣 體為空氣、O 2或富氧空氣，通入氧化性氣體的速度為0. 5~2L/min。
[0008] 上述的分離廢棄電路板粉末中兩性金屬的方法，優選的，所述步驟1)中，堿性介質 為NaOH，熔煉時的溫度為400~600°C，時間30~60min。
[0009] 上述的分離廢棄電路板粉末中兩性金屬的方法，優選的，所述步驟1)中，堿性介質 為Na 2CO3，熔煉時的溫度為700~900°C，時間20~50min。
[0010] 上述的分離廢棄電路板粉末中兩性金屬的方法，優選的，所述步驟1)中，堿性介質 為NaOH與Na 2CO3的混合物，其質量比為1 :0. 5~2 ;熔煉時的溫度為600~800°C，時間30~ 80min〇
[0011] 上述的分離廢棄電路板粉末中兩性金屬的方法，優選的，所述步驟2)中，熔煉產物 破碎后的粒徑為〇· l~5mm。
[0012] 本發明的基本原理為：將堿性介質與廢棄電路板粉末均勻混合，以氧化性氣體作 為主要的氧化劑，適當添加輔助氧化劑，在400-900°C溫度下熔煉，鉛、錫、鋁、鋅等兩性金屬 被完全氧化，進而與堿反應生成低熔點可溶性鈉鹽熔融于熔體中；銅、鎳等根據體系氧分壓 的不同，不同程度被氧化，其單質及氧化物均不與堿反應，且熔點較高，以固態形式存在；貴 金屬在此體系下則保持惰性，富集于固態渣中。熔煉過程中，通入的氧化性氣體除氧化作用 外，還對熔煉體系起攪拌作用，促進反應迅速完成，減小反應時間；急冷過程使熔煉產物快 速凝結，避免分層，同時包裹熔體中尚未逸出的氣體，得到均勻且疏松易碎的固態產物；溶 浸過程中，堿性介質溶于水形成高離子強度堿性溶液，兩性金屬鈉鹽溶解于液相，未完全轉 化的兩性金屬氧化物(主要為PbO)進一步被堿性溶液浸出，最終與銅及貴金屬分離。此外， 多金屬粉末中殘余的樹脂及玻璃纖維成分在本專利條件下少量裂解被堿性熔鹽吸收，大多 數則保持穩定，與貴金屬形成最終的溶浸渣。溶浸液中的兩性金屬可通過膜電解回收堿后 分步沉淀分離，溶浸渣中的銅及貴金屬則可通過控電位選擇性酸溶，最終實現廢棄電路板 中有價金屬的綜合回收。
[0013] 與現有技術相比，本發明的優點在于： 1)本發明的工藝流程短，效率高，錫、鋁、鋅轉化分離率均可達95%以上，鉛轉化分離率 可達90%以上，銅在溶浸渣中的富集率在98%以上，貴金屬則100%富集于溶浸渣中。
[0014] 2)本發明的工藝在熔煉過程中反應體系氣液固三相共存，氧化性氣體的加入不僅 減少了昂貴的輔助氧化劑的加入，同時氣體的通入對反應熔體有強烈的攪拌作用，增加了 物料間的相對運動和碰撞；提高有價金屬分離效率的同時，減少了堿和固體氧化劑的消耗， 直接降低了成本。本發明的工藝通過對普通井式爐添加氧槍等改造工作得以實現氣體的通 入。
[0015] 3)本發明的工藝在溶液浸出前增加了對熔煉產物的急冷工序，熔煉產物快速凝 結，避免分層，同時包裹熔體中尚未逸出的氣體，得到均勻且疏松易碎的固態產物，使后續 浸出的時間縮小，工藝簡單化。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明實施例1急冷后熔煉產物照片。
[0017] 圖2為本發明實施例1得到的洗渣的XRD圖譜。
[0018]
【附圖說明】： 1、熔體；2、氣泡；3、固態渣。
【具體實施方式】
[0019] 為了便于理解本發明，下文將結合說明書附圖和較佳的實施例對本發明作更全 面、細致地描述，但本發明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。
[0020] 除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解的含義 相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發明 的保護范圍。
[0021] 除有特別說明，本發明中用到的各種試劑、原料均為可以從市場上購買的商品或 者可以通過公知的方法制得的產品。
[0022] 下述實施例采用的廢棄電路板粉末的化學組成見表1。