一种分离废弃电路板粉末中两性金属的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种分离废弃电路板粉末中两性金属的方法，尤其涉及一种利用混相 碱熔分离废弃电路板粉末中两性金属的方法。
【背景技术】
[0002] 随着电子信息产业的快速发展，电子产品的更新换代速度逐渐加快，电子垃圾的 处理已成为全球亟待解决的难题之一。电路板是电子器件最重要的组成部分之一，其中含 有大量可利用的普通金属、稀贵金属以及强化树脂、玻璃纤维等，若随意处置废弃电路板， 不但会对环境造成严重危害，而且会造成资源的极大浪费。目前国内外对废弃电路板中有 价金属的回收方法有很多，但主要关注了其中贵金属及铜的资源化处理，对铅、锡焊料的回 收也略有提及，但对于锌、铝等其它金属的分离则几乎从未涉及，从而成为回收铜及贵金属 的杂质源，使回收工艺复杂化。
[0003] 中国公开专利CN102211103A (公开日2011. 10. 12)提出了一种采用电弧等离子 体热解废弃电路板的方法，采用氢等离子体得到高质量的热解气，热解得到的气体产物为 热量回收利用价值较高的可燃气体，固体残渣中金属与玻璃纤维之间结合疏松，易分离，但 热解过程需要通入保护性气氛，处理成本高，且不能实现对有价金属的进一步分离。中国公 开专利CN103320618A(公开日2013. 09. 25)提出了一种联合物理分离与生物浸出的废弃 电路板贵金属回收方法，将废弃电路板碎片粉碎、高压静电分选后，利用假单胞菌分泌出的 氢氰酸对金属混合颗粒进行分步浸出，依次得到一般金属的单一离子溶液、贵金属的单一 离子溶液，再通过置换反应将溶液中的贵金属、一般金属分别置换出来，该方法操作简单， 但微生物培养环境要求苛刻，有价金属浸出效率低。中国公开专利CN103388160A (公开 日2013. 11. 13)提出了一种用废弃电路板溶铜-电沉积联用法制备铜粉的方法，采用硫酸 铜、氨水、有机添加剂等配制溶铜电解液，以阳离子交换膜隔开阴极区和阳极区，废弃电路 板中铜的溶解和铜粉的制备在膜两侧同时进行，但碱性体系电解电流效率不高，制备得到 的铜粉形貌不规整，且不能有效回收铅、锡等两性金属。中国公开专利CN201420079667(公 开日2014. 7. 30)提出了一种废弃电路板金属回收分离装置，通过加热使废弃电路板表面 焊锡熔化，利用装置高速旋转产生的离心力使液态焊锡脱离废弃电路板表面，该方法仅能 处理铅、锡含量较高的废弃电路板，且分离效率无法保证。中国公开专利CN200910082443 (公开日2010. 10. 20)提出了一种选择性浸出分离废弃电路板中锡、铅和铜的方法，利用盐 酸、氯化铜溶液对锡、铅的选择性浸出使其与铜分离，但该方法中高浓度氯离子对设备有较 强的腐蚀性，对设备材质要求较高。中国公开专利CN101787547A (公开日2010. 07. 28)公 开了一种从废印刷电路板中回收有价金属的方法，重点关注了铜、镍及贵金属的回收，通过 NaOH-NaNO3组成的熔化剂分离其中铅、锡、锑、铝，但其熔化剂加入量小，处理效果不明确。 中国公开专利CN102747229A (公开日2012. 10. 24)提出了一种分离回收废弃电路板多金 属富集粉末中有价金属的方法，利用NaOH-NaNCV液相熔炼体系转化废弃电路板中的铅、锡、 锌、铺，并通过水浸出、Na 2SM出等两步浸出，实现了两性金属与铜的高效分离，但该方法所 用碱性熔炼体系为静态体系，物料与熔体间没有相对运动，接触及碰撞几率相对较低，介质 消耗量大，且以价格较高的NaOH、NaNO3配制熔炼体系，成本较高。
[0004] 因此，寻求经济有效、绿色环保的方法对废弃电路板中有价金属加以综合回收利 用，不仅可以实现资源的有效循环利用，也适应当前我国节能减排、保护环境的大趋势。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种经济环保、成本低廉、 流程短、回收效率高的分离废弃电路板粉末中两性金属的方法，以实现废弃电路板中的锡、 铅、错、锌等两性金属与铜、贵金属清洁高效分离。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为： 一种分离废弃电路板粉末中两性金属的方法，包括以下步骤： 1) 混相碱熔：将废弃电路板粉末按照粉末、碱性介质、辅助氧化剂的质量比为1 : 〇~1混匀后，置于400~900°C条件下进行熔炼，熔炼过程中向熔体内鼓入氧化性气体，熔炼 20~90min后得到熔炼产物；其中所述碱性介质为Na0H、Na 2C0#的一种或几种，所述辅助 氧化剂为NaN03、NaNO2中的一种或几种； 2) 急冷溶浸：将熔炼产物置于冷水中急冷后，然后破碎，再按照水：熔炼产物为40~ 10:1的液固质量比加水，在常温下搅拌浸出10~60min，过滤，得到富含铜及贵金属的洗渣 和含两性金属的碱性洗液。
[0007] 上述的分离废弃电路板粉末中两性金属的方法，优选的，所述步骤1)中，氧化性气 体为空气、O 2或富氧空气，通入氧化性气体的速度为0. 5~2L/min。
[0008] 上述的分离废弃电路板粉末中两性金属的方法，优选的，所述步骤1)中，碱性介质 为NaOH，熔炼时的温度为400~600°C，时间30~60min。
[0009] 上述的分离废弃电路板粉末中两性金属的方法，优选的，所述步骤1)中，碱性介质 为Na 2CO3，熔炼时的温度为700~900°C，时间20~50min。
[0010] 上述的分离废弃电路板粉末中两性金属的方法，优选的，所述步骤1)中，碱性介质 为NaOH与Na 2CO3的混合物，其质量比为1 :0. 5~2 ;熔炼时的温度为600~800°C，时间30~ 80min〇
[0011] 上述的分离废弃电路板粉末中两性金属的方法，优选的，所述步骤2)中，熔炼产物 破碎后的粒径为〇· l~5mm。
[0012] 本发明的基本原理为：将碱性介质与废弃电路板粉末均匀混合，以氧化性气体作 为主要的氧化剂，适当添加辅助氧化剂，在400-900°C温度下熔炼，铅、锡、铝、锌等两性金属 被完全氧化，进而与碱反应生成低熔点可溶性钠盐熔融于熔体中；铜、镍等根据体系氧分压 的不同，不同程度被氧化，其单质及氧化物均不与碱反应，且熔点较高，以固态形式存在；贵 金属在此体系下则保持惰性，富集于固态渣中。熔炼过程中，通入的氧化性气体除氧化作用 外，还对熔炼体系起搅拌作用，促进反应迅速完成，减小反应时间；急冷过程使熔炼产物快 速凝结，避免分层，同时包裹熔体中尚未逸出的气体，得到均匀且疏松易碎的固态产物；溶 浸过程中，碱性介质溶于水形成高离子强度碱性溶液，两性金属钠盐溶解于液相，未完全转 化的两性金属氧化物(主要为PbO)进一步被碱性溶液浸出，最终与铜及贵金属分离。此外， 多金属粉末中残余的树脂及玻璃纤维成分在本专利条件下少量裂解被碱性熔盐吸收，大多 数则保持稳定，与贵金属形成最终的溶浸渣。溶浸液中的两性金属可通过膜电解回收碱后 分步沉淀分离，溶浸渣中的铜及贵金属则可通过控电位选择性酸溶，最终实现废弃电路板 中有价金属的综合回收。
[0013] 与现有技术相比，本发明的优点在于： 1)本发明的工艺流程短，效率高，锡、铝、锌转化分离率均可达95%以上，铅转化分离率 可达90%以上，铜在溶浸渣中的富集率在98%以上，贵金属则100%富集于溶浸渣中。
[0014] 2)本发明的工艺在熔炼过程中反应体系气液固三相共存，氧化性气体的加入不仅 减少了昂贵的辅助氧化剂的加入，同时气体的通入对反应熔体有强烈的搅拌作用，增加了 物料间的相对运动和碰撞；提高有价金属分离效率的同时，减少了碱和固体氧化剂的消耗， 直接降低了成本。本发明的工艺通过对普通井式炉添加氧枪等改造工作得以实现气体的通 入。
[0015] 3)本发明的工艺在溶液浸出前增加了对熔炼产物的急冷工序，熔炼产物快速凝 结，避免分层，同时包裹熔体中尚未逸出的气体，得到均匀且疏松易碎的固态产物，使后续 浸出的时间缩小，工艺简单化。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明实施例1急冷后熔炼产物照片。
[0017] 图2为本发明实施例1得到的洗渣的XRD图谱。
[0018]
【附图说明】： 1、熔体；2、气泡；3、固态渣。
【具体实施方式】
[0019] 为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全 面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0020] 除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义 相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明 的保护范围。
[0021] 除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或 者可以通过公知的方法制得的产品。
[0022] 下述实施例采用的废弃电路板粉末的化学组成见表1。