一种从废旧印刷线路板中提取金属铜的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料回收领域，涉及一种提取金属铜的方法，具体涉及一种从废旧印刷线路板中提取金属铜的方法。
【背景技术】
[0002]印刷线路板(Printed circuit Bonds，PCBs)是由树脂和玻璃纤维材料制备的基板、基板上的铜铆钉和铜箔以及电子元器件等构成。印刷线路板广泛地应用于信息、通讯、电子、军事、航天等领域。随着科学技术的不断发展以及各个领域需求印刷线路板的不断扩大，所产生的废旧印刷线路板的数量也急剧增长。一方面废旧印刷线路板中的多种有毒有害物质必须经过回收处理；另一方面废旧印刷线路板基板中的重金属元素又具有极高的资源回收利用价值，是一种潜在的二次资源。因此，合理有效的回收废旧印刷线路板对经济和环保都有着重要的意义。
[0003]目前，国内外从废旧线路板中提取金属的技术主要为四种，即机械处理技术、热处理技术、湿法冶金技术和生物技术。
[0004]机械处理技术主要采用的是物理方法，首先通过破碎实现废弃电路板金属与非金属的解离，然后根据所含金属与非金属性质的不同，利用不同的分选办法将这些材料进行分离。废弃线路板的机械处理技术有:拆解、破碎、风力分选、磁选、筛分、涡流分选、电选等。此方法能对金属与非金属实现较好地分离，其流程简单，对环境无破坏，但是分选时要对废旧印刷线路板基板进行粉碎，分选后所得各组分的纯度不高，不能直接被工业再利用。
[0005]湿法冶金技术是用强氧化性的酸对废旧电路板进行处理，然后提纯浸出液中的金属离子，采用置换或电解处理工艺回收金属。该方法的缺点是使用的硝酸等强氧化剂会在处理过程中释放出N0x，S染环境，且产生了大量废液，易造成二次污染。此外，在用硝酸、硫酸等强酸来浸出基板中的金属时，基板非金属材料一方面会发生氧化而被破坏；另一方面溶解的金属离子还会破坏基板上非金属材料的分子结构使非金属材料性能降低。
[0006]热处理技术是将废旧线路板置于高温熔炉中焚烧，去除树脂等无机组分，之后再利用火法和电解法回收灰渣中的贵金属。本方法的缺点是:在焚烧过程中会产生大量还有二噁英、呋喃以及多氯联苯等有毒物质的烟雾，存在二次污染和人身安全隐患。
[0007]生物技术是一种利用微生物对特定金属离子进行特定吸附或者配合的技术。此方法工艺简单、运行费低、操作简便，但微生物的培养费用较大且处理周期较长。目前，生物法的相关研究仍处于实验室阶段。
[0008]湿法冶金技术和热处理技术是在金属矿物冶炼的基础上发展起来的，技术较为成熟，成本较低，回收金属纯度较高。相对于热处理技术，湿法冶金技术需要消耗大量化学试剂进行金属的浸取，但是工艺简单成熟，不产生大量有毒有害气体，能源消耗较少，适当操作可以大大减少对环境的污染。对于湿法冶金技术，提取铜的技术关键在于铜的浸出方面以及提取的铜的纯度问题等。目前，常用的湿法提取铜的技术相对繁琐，不仅涉及复杂的浸铜体系溶液的配置，如络合剂、强氧化剂、萃取剂、反萃取剂的选取与消耗，还会在提取铜的过程中产生出大量有毒有害气体污染环境。
【发明内容】
[0009]本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种从废旧印刷线路板中提取金属铜的方法。
[0010]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种从废旧印刷线路板中提取金属铜的方法，它包括以下步骤:
(a)将废旧印刷线路板的表面层从其基板上分离；
(b)以所述表面层为阳极、钛板为阴极、硫酸铜溶液为电解液，连接直流电源后形成断路的电解池；
(c)调节阳极和阴极的间距为2~12cm、直流电源电压为1~5V、硫酸铜溶液的温度为25~50°C，接通电路电解0.5~5h，收集阴极上得到的铜即可。
[0011 ] 优化地，所述硫酸铜溶液的浓度为0.l~lmol/Lo
[0012]优化地，所述硫酸铜溶液由阴极上得到的铜和硫酸反应得到。
[0013]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明从废旧印刷线路板中提取金属铜的方法，以表面层为阳极、钛板为阴极、硫酸铜溶液为电解液形成电解池，并精确控制电解参数，能够在阴极上得到高纯度额铜，可直接用于工业生产；而且使用的硫酸铜溶液可以循环使用，不会对环境造成二次污染，由于废旧电路板无需进行破碎，不仅简化了电解工艺，还使非金属材料如玻璃纤维的性质没有遭到损害，大大拓展了其二次利用范围。
【具体实施方式】
[0014]本发明从废旧印刷线路板中提取金属铜的方法，它包括以下步骤:(a)将废旧印刷线路板的表面层从其基板上分离；(b)以所述表面层为阳极、钛板为阴极、硫酸铜溶液为电解液，连接直流电源后形成断路的电解池；(C)调节阳极和阴极的间距为2~12cm、直流电源电压为1~5V、硫酸铜溶液的温度为25~50°C，接通电路电解0.5~5h，收集阴极上得到的铜即可。以表面层为阳极、钛板为阴极、硫酸铜溶液为电解液形成电解池，并精确控制电解参数，能够在阴极上得到高纯度额铜，可直接用于工业生产；而且使用的硫酸铜溶液可以循环使用，不会对环境造成二次污染，由于废旧电路板无需进行破碎，不仅简化了电解工艺，还使非金属材料如玻璃纤维的性质没有遭到损害，大大拓展了其二次利用范围。硫酸铜溶液的浓度为优选0.l~lmol/L，硫酸铜溶液由阴极上得到的铜和硫酸反应得到，这样能够节约硫酸铜的用量，节约成本，降低对环境的破坏。
[0015]步骤(a)中，将废旧印刷线路板的表面层从其基板上分离的具体方法为:(SI)取废弃线路板分别进行示差扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)测试得到对应的分析曲线，确定裂解温度区域；需要注意的是裂解温度区域需要根据DSC曲线和TGA曲线进行综合分析，首先利用TGA曲线确定废弃线路板中组分或物质快速降解的温度范围，随后根据DSC曲线上的第一个主峰和第二个主峰确定裂解温度区域(裂解温度区域为第一个主峰峰值处至第二个主峰开始形成处对应的温度区间，优选为300~450°C) ; (S2)将管式炉升温至所述裂解温度区域内的任一温度，连续通入惰性气体(惰性气体流量可以根据实际工艺进行调整，只要确保废弃线路板不被氧化即可)，随后将试样推舟送入有效加热温区进行保温10~60分钟，直至金属层发生翘曲；(S3)在所述管式炉出口处连接收集容器，取热解过程中释放的气体进行气相色谱分析，根据气相色谱分析结果确定回收方案，进行回收处理(热解过程中产生的热解气和热解油可加以回收，以作能源或是原材料进行二次使用，以达到资源的最大利用化)；(S4)将热解后的废弃线路板降温后，剥离玻璃纤维布和金属层即可；这样得到的表面层具有$父尚的质量，有利于提尚金属铜的广率。
[0016]下面将结合实施例对本发明进行进一步说明。
[0017]实施例1
本实施例提供一种从废旧印刷线路板中提取金属铜的方法，它包括以下步骤:
(a)将废旧印刷线路板的表面层从其基板上分离；
(b)以所述表面层为阳极、钛板为阴极、0.lmol/L硫酸铜溶液为电解液，连接直流电源后形成断路的电解池；
(c)调节阳极和阴极的间距为12cm、直流电源电压为IV、硫酸铜溶液的温度为50°C，接通电路电解5h，收集阴极上得到的铜即可；由于电解时间较长，待硫酸铜溶液浓度变稀后，取电解得到的铜加入硫酸中，加热形成硫酸铜溶液，加入变稀的前述溶液中，使其浓度保持约为 0.lmol/L。
[0018]实施例2
本实施例提供一种从废旧印刷线路板中提取金属铜的方法，它包括以下步骤:
(a)将废旧印刷线路板的表面层从其基板上分离；
(b)以所述表面层为阳极、钛板为阴极、lmol/L硫酸铜溶液为电解液，连接直流电源后形成断路的电解池；
(c)调节阳极和阴极的间距为2cm、直流电源电压为5V、硫酸铜溶液的温度为25°C，接通电路电解0.5h，收集阴极上得到的铜即可。
[0019]实施例3
本实施例提供一种从废旧印刷线路板中提取金属铜的方法，它包括以下步骤:
(a)将废旧印刷线路板的表面层从其基板上分离；
(b)以所述表面层为阳极、钛板为阴极、0.5mol/L硫酸铜溶液为电解液，连接直流电源后形成断路的电解池；
(c)调节阳极和阴极的间距为5cm、直流电源电压为3V、硫酸铜溶液的温度为30°C，接通电路电解2h，收集阴极上得到的铜即可。
[0020]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种从废旧印刷线路板中提取金属铜的方法，其特征在于，它包括以下步骤: Ca)将废旧印刷线路板的表面层从其基板上分离； (b)以所述表面层为阳极、钛板为阴极、硫酸铜溶液为电解液，连接直流电源后形成断路的电解池； (c)调节阳极和阴极的间距为2~12cm、直流电源电压为1~5V、硫酸铜溶液的温度为25~50°C，接通电路电解0.5~5h，收集阴极上得到的铜即可。2.根据权利要求1所述的从废旧印刷线路板中提取金属铜的方法，其特征在于:所述硫酸铜溶液的浓度为0.l~lmol/Lo3.根据权利要求1所述的从废旧印刷线路板中提取金属铜的方法，其特征在于:所述硫酸铜溶液由阴极上得到的铜和硫酸反应得到。
【专利摘要】本发明涉及一种从废旧印刷线路板中提取金属铜的方法，它包括以下步骤：（a）将废旧印刷线路板的表面层从其基板上分离；（b）以所述表面层为阳极、钛板为阴极、硫酸铜溶液为电解液，连接直流电源后形成断路的电解池；（c）调节阳极和阴极的间距为2~12cm、直流电源电压为1~5V、硫酸铜溶液的温度为25~50℃，接通电路电解0.5~5h，收集阴极上得到的铜即可。以表面层为阳极、钛板为阴极、硫酸铜溶液为电解液形成电解池，并精确控制电解参数，能够在阴极上得到高纯度额铜，可直接用于工业生产；而且使用的硫酸铜溶液可以循环使用，不会对环境造成二次污染，由于废旧电路板无需进行破碎，不仅简化了电解工艺，还使非金属材料如玻璃纤维的性质没有遭到损害。
【IPC分类】C22B7/00, C22B15/00
【公开号】CN105132691
【申请号】CN201510610773
【发明人】吕文涛, 刘会群, 马永梅, 易丹青, 岳琴, 张京楠
【申请人】宁波恒创环保科技有限公司, 宁波同道恒信环保科技有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月23日