一种半金属混合物型刹车片的回收利用方法
【专利摘要】本发明公开了一种半金属混合物型刹车片的回收利用方法，该方法分离回收了废弃半金属混合物型刹车片中的钢板、酚醛树脂等粘结材料和铜、铬、铁和铝等金属，解决了半金属刹车片难回收的问题，本发明方法能够实现资源再生利用最大化，回收率高，而且回收过程操作简单、能耗低，环境友好。
【专利说明】一种半金属混合物型刹车片的回收利用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境保护和资源回收领域，具体涉及一种半金属混合物型刹车片的回收利用方法。
【背景技术】
[0002]随着汽车产业的发展，车辆的日益增多，作为车辆中必不可少的部件的刹车片，成为了废旧车辆中难以处理的废弃物之一。为保证汽车的安全性，现有车辆一般采用半金属刹车片代替传统的石棉型刹车片，作为车辆的制动装置。
[0003]半金属混合物型刹车片主要由钢板以及附着在钢板上的摩擦块组成，其中，摩擦块包括粘结剂和摩擦材料，粘结剂主要包括酚醛树脂、环氧树脂、硅树脂或聚酰胺树脂等；摩擦材料包括铜纤维、三氧化二铝和泡沫铁粉等物质；半金属混合物型刹车片中的主要物质的质量百分数为:轮胎粉2%?4%，酚醛树脂9%?13%，泡沫铁粉6%?9%，铬铁矿3%?4%，磁铁矿2%?3%，氧化铝纤维2%?4%，鳞片铝粉3%?5%，喷胶硅酸铝纤维7%?10%，紫铜纤维8%?11%，硫化铜0.5%?1%，粉碎型钢纤维8%?12%。因此，半金属混合物型刹车片中含有许多有用的重金属、合金材料以及有机材料，具有很高的回收价值。
[0004]虽然刹车片中的多种物质具有回收价值。然而为了保证刹车片的强度，现有的半金属刹车片在制造过程中均经过了高温处理，其中的各种成份都结合在一起，使得半金属刹车片的回收工艺复杂，效率低。因而现有的半金属刹车片通常被当作废品丢弃，然后送去垃圾站进行焚烧。这不仅给环境造成了巨大的负面影响，同时也造成了有限的金属资源的浪费。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供了一种半金属混合物型刹车片的回收利用方法，该方法回收了废弃半金属混合物型刹车片中的钢板、酚醛树脂等粘结材料和铜、铬、铁和铝等金属，既解决了半金属刹车片难回收的问题，又从半金属刹车片中回收了有用物质，处理过程环保、经济、高效。
[0006]本发明提供了一种半金属混合物型刹车片的回收利用方法，包括以下步骤:
[0007](I)取废弃的半金属混合物型刹车片，切割分离钢板和摩擦层；
[0008](2)取摩擦层进行破碎；将破碎后的摩擦材料置于热解炉中，在300°C?850°C灼烧2?6h ;得到废油和废渣；
[0009](3)取所述废渣进行粉碎，加入硫酸溶液和氧化剂，在25°C?75°C温度下浸出2h?5h，然后过滤，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液；所述氧化剂为氯酸盐、双氧水、高锰酸盐、硝酸或硝酸盐，所述氧化剂的质量为所述废渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四种金属离子质量总和的0.1?0.3倍；
[0010](4)取所述含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液，调节pH值为1.5?3，加入CP150或M5640和磺化煤油混合形成的有机萃取剂进行萃取，所述CP150或M5640在有机萃取剂中的体积分数为10%?20%,所述有机萃取剂和混合溶液的体积比为4?8:1,得到含Cu2+有机相和含Fe3+、Al3+和Cr3+的溶液；
[0011](5)取所述含Cu2+有机相，加入硫酸，反萃取得到硫酸铜溶液；然后进行电积，得到电积铜；所述硫酸的浓度为lmol/L?4mol/L，所述硫酸按硫酸与有机相的体积比为I?3:13?15的比例加入；所述电积温度为20°C?60°C，所述电流密度为280A/m2?600A/m2，所述电积时间为Ih?6h ;
[0012](6)取步骤(4)的所述含Fe3+、Al3+和Cr3+的溶液，加入过量的NaOH溶液并搅拌，过滤，得到含偏铝酸钠、亚铬酸钠的滤液和含铁滤洛，在含偏铝酸钠和亚铬酸钠的滤液中通入过量的二氧化碳，过滤，得到氢氧化铝滤渣和含铬离子的滤液。
[0013]步骤(I)取废弃的半金属混合物型刹车片，用切割工具分离钢板和摩擦层；从而将钢板和摩擦层进行了分离，得到的钢板可以送往钢厂回炉再造。
[0014]步骤(2)将破碎后的摩擦材料置于热解炉中进行灼烧，分解其中的轮胎粉、酚醛树脂等粘结材料，实现有机物和无机物的分离，有利于后续对刹车片中有价金属的回收。
[0015]优选地，在步骤(2)中，所述摩擦材料的灼烧温度为500°C?850°C，灼烧时间为4h ?6h。
[0016]步骤(2)在热解过程中产生的热量可以进行回收利用，实现资源利用的最大化。
[0017]步骤(3)在废渣中加入硫酸和氧化剂进行浸泡，氧化废渣中的金属，使废渣中的Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+金属元素转化为离子形式并进入溶液中，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液，有利于对金属的进一步分离回收；所述氧化剂的质量为所述废渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四种金属离子质量总和的0.1?0.3倍，所述金属离子质量(g)=金属离子的物质的量(mol) X金属离子的摩尔质量(g/mol)。
[0018]优选地，在步骤(3)中，所述硫酸的浓度为lmol/L?4mol/L，所述废渣和所述硫酸的固液比为125?400:lg/L。
[0019]优选地，在步骤(3)中，所述废渣在50°C?75°C温度下浸出3h?5h。
[0020]优选地，在步骤(3)中，所述废渣粉碎成80?100目的粉末。
[0021]步骤(4)在含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液中加入CP150或M5640和磺化煤油混合形成有机萃取剂进行萃取，CP150或M5640是铜萃取剂，萃取后，使Cu2+进入有机相，而Fe3+、Al3+和Cr3+进入水相，从而实现Cu2+和Fe3+、Al3+、Cr3+的分离，得到纯度较闻的含Cu2+有机相。
[0022]优选地，在步骤(4)中，所述有机萃取剂和混合溶液的体积比为5?6:1。
[0023]步骤(5)取含Cu2+有机相，加入硫酸，反萃取得到硫酸铜溶液；然后进行电积，得到电积铜；
[0024]优选地，步骤(5)中所述电积温度为25°C?50°C，电流密度为300A/m2?550A/m2。
[0025]优选地，步骤(5 )中所述电积时间为3h?6h。
[0026]优选地，步骤(5)中所述硫酸的浓度为lmol/L?3mol/L，所述硫酸按硫酸与有机相的体积比为I?2:13?14的比例加入。
[0027]步骤(6)在含Fe3+、A13+和Cr3+的溶液中加入过量的NaOH，过滤，得到含偏铝酸钠、亚铬酸钠的滤液和含铁滤渣，实现Al3+、Cr3+与Fe3+的分离；在含偏铝酸钠和亚铬酸钠的滤液中通入过量的二氧化碳，过滤，得到氢氧化铝滤渣和含铬离子的滤液，实现对铝和铬的分别回收。
[0028]将步骤(6)中的含铁滤渣送往钢铁厂回炉再造，回收金属铁。
[0029]有益效果:
[0030]本发明方法分离回收了废弃半金属混合物型刹车片中的钢板、酚醛树脂等粘结材料和铜、铬、铁和铝等金属，创造性地解决了半金属刹车片难回收的问题，同时从半金属刹车片中回收了有用物质，处理过程环保、经济、高效。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，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。
[0032]图1是本发明实施例一的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0034]实施例一
[0035]一种半金属混合物型刹车片的回收利用方法，回收方法包括以下步骤:
[0036](I)取废弃的半金属混合物型刹车片，用切割工具分离钢板和摩擦层；
[0037](2)取摩擦层进行破碎；将破碎后的摩擦材料置于热解炉中，在300°C灼烧6小时；得到废油和废渣；
[0038](3)取废渣粉碎到80目，首先测定粉碎后废渣中的Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四种金属离子质量，然后取一定量的粉碎后的废渣，加入硫酸溶液和氯酸钠，在25°C温度下浸出5h，然后过滤，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液，其中，硫酸溶液的浓度为Imol/L，废渣和硫酸的固液比为125:lg/L ;氯酸钠的质量是废渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四种金属离子质量总和的0.3倍；
[0039](4)取含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液，调节pH值为1.5，加入CP150和磺化煤油混合形成的有机萃取剂进行萃取，CP150在有机萃取剂中的体积分数为10%，有机萃取剂和混合溶液的体积比为6:1，得到含Cu2+有机相和含Fe3+、Al3+和Cr3+的溶液；
[0040](5)取含Cu2+有机相，加入硫酸，反萃取得到硫酸铜溶液；然后进行电积，得到电积铜；硫酸的浓度为lmol/L，硫酸按硫酸与有机相的体积比为3:13的比例加入；电积温度为20°C，电流密度为280A/m2，电积时间为6h ；
[0041](6)取步骤(4)的含Fe3+、Al3+和Cr3+的溶液，加入过量NaOH溶液并搅拌，得到偏铝酸钠、亚铬酸钠溶液和含铁沉淀，过滤，得到含铁滤渣和含偏铝酸钠和亚铬酸钠的滤液，在含偏铝酸钠和亚铬酸钠的滤液中通入过量的二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，过滤，得到含氢氧化铝滤渣和含铬离子的滤液。
[0042]图1是本实施例的工艺流程图。
[0043]实施例二
[0044]一种半金属混合物型刹车片的回收利用方法，回收方法包括以下步骤:
[0045](I)取废弃的半金属混合物型刹车片，用切割工具分离钢板和摩擦层；
[0046](2)取摩擦层进行破碎；将破碎后的摩擦材料置于热解炉中，在850°C灼烧2小时；得到废油和废渣；
[0047](3)取废渣粉碎到100目，首先测定粉碎后废渣中的Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四种金属离子质量，然后取一定量的粉碎后的废渣，加入硫酸溶液和双氧水，在75°C温度下浸泡2h，然后过滤，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液，其中，硫酸溶液的浓度为4mol/L，废渣和硫酸的固液比为400: lg/L ;双氧水的质量是废渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四种金属尚子质量总和的0.15倍；
[0048](4)取含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液，调节pH值为3，加入M5640和磺化煤油混合形成的有机萃取剂进行萃取，M5640在有机萃取剂中的体积分数为20%，有机萃取剂和离子混合溶液的体积比为4:1，得到含Cu2+有机相和含Fe3+、Al3+和Cr3+的溶液；
[0049](5)取含Cu2+有机相，加入硫酸，反萃取得到硫酸铜溶液；然后进行电积，得到电积铜；硫酸的浓度为4mol/L，硫酸按硫酸与有机相的体积比为1:15的比例加入；电积温度为60°C，电流密度为600A/m2，电积时间为Ih ；
[0050](6)取步骤(4)的含Fe3+、Al3+和Cr3+的溶液，加入过量NaOH溶液并搅拌，得到偏铝酸钠、亚铬酸钠溶液和含铁沉淀，过滤，得到含铁滤渣和含偏铝酸钠和亚铬酸钠的滤液，在含偏铝酸钠和亚铬酸钠的滤液中通入过量的二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，过滤，得到含氢氧化铝滤渣和含铬离子的滤液。
[0051]实施例三
[0052]一种半金属混合物型刹车片的回收利用方法，回收方法包括以下步骤:
[0053](I)取废弃的半金属混合物型刹车片，用切割工具分离钢板和摩擦层；
[0054](2)取摩擦层进行破碎；将破碎后的摩擦材料置于热解炉中，在750°C灼烧4小时；得到废油和废渣；
[0055](3)取废渣粉碎到90目，首先测定粉碎后废渣中的Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四种金属离子质量，然后取一定量的粉碎后的废渣，加入硫酸溶液和高锰酸钾，在50°C温度下浸泡5h，然后过滤，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液，其中，硫酸溶液的浓度为3mol/L，废渣和硫酸的固液比为300: lg/L ;高锰酸钾的质量是废渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四种金属离子质量总和的0.2倍；
[0056](4)取含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液，调节pH值为2，加入M5640和磺化煤油混合形成有机萃取剂进行萃取，M5640在有机萃取剂中的体积分数为15%，有机萃取剂和离子混合溶液的体积比为8:1，得到含Cu2+有机相和含Fe3+、Al3+和Cr3+的溶液；
[0057](5)取含Cu2+有机相，加入硫酸，反萃取得到硫酸铜溶液；然后进行电积，得到电积铜；硫酸的浓度为3mol/L，硫酸按硫酸与有机相的体积比为1:14的比例加入；电积温度为25°C，电流密度为300A/m2，电积时间为6h ；
[0058](6)取步骤(4)的含Fe3+、Al3+和Cr3+的溶液，加入过量NaOH溶液并搅拌，得到偏铝酸钠、亚铬酸钠溶液和含铁沉淀，过滤，得到含铁滤渣和含偏铝酸钠和亚铬酸钠的滤液，在含偏铝酸钠和亚铬酸钠的滤液中通入过量的二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，过滤，得到含氢氧化铝滤渣和含铬离子的滤液。
[0059]实施例四
[0060]一种半金属混合物型刹车片的回收利用方法，回收方法包括以下步骤:
[0061](I)取废弃的半金属混合物型刹车片，用切割工具分离钢板和摩擦层；
[0062](2)取摩擦层进行破碎；将破碎后的摩擦材料置于热解炉中，在500°C灼烧6小时；得到废油和废渣；
[0063](3)取废渣粉碎到95目，首先测定粉碎后废渣中的Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四种金属离子质量，然后取一定量的粉碎后的废渣，加入硫酸溶液和硝酸，在75°C温度下浸泡3h，然后过滤，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液，其中，硫酸溶液的浓度为2mol/L，废渣和硫酸的固液比为200: lg/L ;硝酸的质量是废渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+四种金属离子质量总和的0.2倍；
[0064](4)取含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液，调节pH值为2，加入CP150和磺化煤油混合形成有机萃取剂进行萃取，CP150在有机萃取剂中的体积分数为10%，有机萃取剂和离子混合溶液的体积比为7:1，得到含Cu2+有机相和含Fe3+、Al3+和Cr3+的溶液；
[0065](5)取含Cu2+有机相，加入硫酸，反萃取得到硫酸铜溶液；然后进行电积，得到电积铜；硫酸的浓度为2mol/L，硫酸按硫酸与有机相的体积比为2:13的比例加入；电积温度为50°C，电流密度为550A/m2，电积时间为3h ；
[0066](6)取步骤(4)的含Fe3+、Al3+和Cr3+的溶液，加入过量NaOH溶液并搅拌，得到偏铝酸钠、亚铬酸钠溶液和含铁沉淀，过滤，得到含铁滤渣和含偏铝酸钠和亚铬酸钠的滤液，在含偏铝酸钠和亚铬酸钠的滤液中通入过量的二氧化碳得到氢氧化铝沉淀，过滤，得到含氢氧化铝滤渣和含铬离子的滤液。
[0067]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种半金属混合物型刹车片的回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)取废弃的半金属混合物型刹车片，切割分离钢板和摩擦层； (2)取摩擦层进行破碎；将破碎后的摩擦材料置于热解炉中，在300°C?850°C灼烧2?6h ;得到废油和废渣； (3)取所述废渣进行粉碎，加入硫酸溶液和氧化剂，在25°C?75°C温度下浸出2h?5h，然后过滤，得到含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液；所述氧化剂为氯酸盐、双氧水、高锰酸盐、硝酸或硝酸盐，所述氧化剂的质量为所述废渣中Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子质量总和的0.1?0.3倍； (4)取所述含有Fe3+、Cu2+、Al3+和Cr3+离子的混合溶液，调节pH值为1.5?3，加入CP150或M5640和磺化煤油混合形成的有机萃取剂进行萃取，所述CP150或M5640在有机萃取剂中的体积分数为10%?20%,所述有机萃取剂和混合溶液的体积比为4?8:1,得到含Cu2+有机相和含Fe3+、Al3+和Cr3+的溶液； (5)取所述含Cu2+有机相，加入硫酸，反萃取得到硫酸铜溶液；然后进行电积，得到电积铜；所述硫酸的浓度为111101/1?411101/1，所述硫酸按硫酸与有机相的体积比为1?3:13?15的比例加入；所述电积温度为20°C?60°C，所述电流密度为280A/m2?600A/m2，所述电积时间为Ih?6h ; (6)取步骤(4)的所述含Fe3+、A13+和Cr3+的溶液，加入过量的NaOH溶液并搅拌，过滤，得到含偏铝酸钠、亚铬酸钠的滤液和含铁滤渣，在含偏铝酸钠和亚铬酸钠的滤液中通入过量的二氧化碳，过滤，得到氢氧化铝滤渣和含铬离子的滤液。
2.根据权利要求1所述的半金属混合物型刹车片的回收利用方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述摩擦材料的灼烧温度为500°C?850°C，灼烧时间为4h?6h。
3.根据权利要求1所述的半金属混合物型刹车片的回收利用方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述硫酸的浓度为lmol/L?4mol/L,所述废洛和所述硫酸的固液比为125?400:lg/L。
4.根据权利要求1所述的半金属混合物型刹车片的回收利用方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述废渣在50°C?75°C温度下浸出3h?5h。
5.根据权利要求1所述的半金属混合物型刹车片的回收利用方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述废渣粉碎成80?100目的粉末。
6.根据权利要求1所述的半金属混合物型刹车片的回收利用方法，其特征在于，在步骤(4)中,所述有机萃取剂和混合溶液的体积比为5?6:1。
7.根据权利要求1所述的半金属混合物型刹车片的回收利用方法，其特征在于，步骤(5)所述电积温度为25°C?50°C，电流密度为300A/m2?550A/m2。
8.根据权利要求1所述的半金属混合物型刹车片的回收利用方法，其特征在于，步骤(5)所述电积时间为3h?6h。
9.根据权利要求1所述的半金属混合物型刹车片的回收利用方法，其特征在于，步骤(5)所述硫酸的浓度为lmol/L?3mol/L，所述硫酸按硫酸与所述有机相的体积比为I?2:13?14的比例加入。
【文档编号】C22B3/08GK104250691SQ201310255877
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月25日 优先权日:2013年6月25日
【发明者】谭翠丽, 王勤, 许开华 申请人:深圳市格林美高新技术股份有限公司, 荆门市格林美新材料有限公司