分离废旧印刷线路板基板的金属与非金属的方法
【专利摘要】本发明属于废旧印刷线路板的回收，涉及分离废旧印刷线路板基板的金属与非金属的方法。本发明是利用在有氧化剂存在时，用有机胺与金属铜在室温条件下发生络合反应的性质，用有机胺水溶液和氧化剂进行配制得到液体介质，通过废旧印刷线路板基板上的铜铆钉和铜箔的表面部分与液体介质反应溶解而使铜铆钉和铜箔与废旧印刷线路板的非金属材料分离，得到经处理的废旧印刷线路板的非金属材料和从废旧印刷线路板基板上脱落的铜铆钉及铜箔；电解使用后的液体介质，可回收液体介质中的铜，电解后的液体介质可循环使用。本发明反应条件温和，操作简单，便于控制；液体介质对废旧印刷线路板基板的非金属材料无破坏，无“三废”的排放。
【专利说明】分离废旧印刷线路板基板的金属与非金属的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废旧印刷线路板的回收，特别涉及分离废旧印刷线路板基板的金属与非金属的方法。
【背景技术】
[0002]近年来由于全球电子设备的使用量急剧增加，致使电子电器设备，如电视机、电脑、手机和电子娱乐设备等的废弃量也迅猛增长。据估计，目前我国主要电子废弃物年产生量为150万吨，约占我国生活垃圾年产总量的1%，并以每年13%~15%的速度增长。在电子废弃物中，印刷线路板的回收利用是最复杂的，但也是最具有价值性的，因为它含有铜、铅、锡、铬、锚、萊、镍、金、银、IE等贵重金属。
[0003]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。
[0004]废旧印刷线路板的回收处理一般经过拆解、分选和回收再利用的过程。首先通过机械拆解将废旧印刷线路板上的电子元器件从基板上拆除，接着对已拆解了电子元器件的基板通过物理或化学等方法对基板及铜铆钉和铜箔进行分选，最后对分选后的各组分进行处理和回收。目前对拆除电子元器件后的废旧印刷线路板基板进行分选的方法有机械物理分选、火法冶金分选和湿法冶金分选等方法。机械物理分选法能够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。火法冶金分选法只对金属具有很好的回收效果，高温下非金属材料易发生分解，而且非金属材料分解后形成的物质对人体和环境都有较大危害。湿法冶金分选法的工艺原理是利用具有氧化性的溶液在一定条件下将基板浸于溶液中，然后提纯浸出液中的金属离子，从而实现废旧印刷线路板的资源化处理。但用硝酸、硫酸等强酸和双氧水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。在有氧化剂存在时，有机胺在室温条件下能选择性的与金属铜发生络合反应，且不破坏非金属材料，得到单一纯净的铜的络合物溶液。因此本发明选用在有氧化剂存在时，用有机胺来与废旧印刷线路板基板上的铜铆钉和铜箔发生反应，使废旧印刷线路板基板上的铜铆钉和铜箔与非金属材料分离，同时其液体介质中铜的络合物可经电解回收，电解后的液体介质可循环使用；既不破坏非金属材料，高效回收金属铜，又避免了“三废”的排放，环境友好。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是利用在有氧化剂存在时，用有机胺水溶液与废旧印刷线路板基板上的铜铆钉和铜箔进行选择性部分反应，使铜铆钉和铜箔与废旧印刷线路板上的非金属材料分离，从而提供一种工艺简单、反应条件温和、价格低廉且环境友好的分离废旧印刷线路板基板的金属与非金属的方法。
[0006]本发明是利用在有氧化剂存在时，用有机胺与金属铜在室温条件下发生络合反应的性质，用有机胺水溶液和氧化剂进行配制得到液体介质，通过废旧印刷线路板基板上的铜铆钉和铜箔的表面部分与液体介质反应溶解而使铜铆钉和铜箔与废旧印刷线路板的非金属材料分离，得到经处理的废旧印刷线路板的非金属材料和从废旧印刷线路板基板上脱落的铜铆钉及铜箔；电解使用后的液体介质，可回收液体介质中的铜；电解后的液体介质可循环使用。本发明的液体介质对废旧印刷线路板基板的非金属材料无破坏，铜铆钉和铜箔与非金属材料完全分离，同时避免了“三废”的排放。本发明反应条件温和，操作简单，便于控制，原料价格低廉，液体介质可重复使用，环境友好。
[0007]本发明的分离废旧印刷线路板基板的金属与非金属的方法为:在容器中配制pH值为9-12的有机胺水溶液，将带有铜铆钉和铜箔的废旧印刷线路板的单层基板和/或多层基板浸没在所述的有机胺水溶液中；在室温、避光条件下，边搅拌边向其中逐滴加入氧化剂水溶液或通入氧化剂气体，配制得到浸有废旧印刷线路板基板的单层基板和/或多层基板的液体介质体系；在观察到铜铆钉和铜箔的表面有气泡生成后，仍继续滴加氧化剂水溶液或通入氧化剂气体，直到铜铆钉和铜箔脱离废旧印刷线路板基板后，停止滴加氧化剂水溶液或停止通入氧化剂气体；取出经处理的废旧印刷线路板基板，分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔。
[0008]所述的分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔后的液体介质，经电解，回收液体介质中的铜。
[0009]所述的经电解并回`收液体介质中的铜后的液体介质，可循环用于上述废旧印刷线路板基板的金属与非金属的分离使用。
[0010]所述的搅拌选自磁力搅拌、机械搅拌和超声振荡中的一种或几种，其中优选使用
超声振荡。
[0011]所述的有机胺选自正丁胺、叔丁胺、异丁胺、乙二胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、N，N 二甲基乙醇胺和三乙胺中的一种或几种。
[0012]所述的氧化剂水溶液选自过氧化氢水溶液、叔丁基过氧化氢水溶液和过氧化二苯甲酰水溶液中的一种或几种。
[0013]所述的氧化剂气体选自氧气、臭氧、氧气和臭氧的混合气体、氧气和氮气的混合气体(其中氧气的含量不小于400mg/L)、氧气和二氧化碳的混合气体(其中氧气的含量不小于400mg/L)、臭氧和氮气的混合气体(其中臭氧的含量不小于5mg/L)、臭氧和二氧化碳的混合气体(其中臭氧的含量不小于5mg/L)中的一种或几种。
[0014]本发明的分离废旧印刷线路板基板的金属与非金属的方法具有如下特点:
[0015](I)所用试剂为有机胺和氧化剂，化学性质和反应条件温和，反应过程中避免了“三废”的排放，对废旧印刷线路板基板上的非金属材料基本无破坏，铜铆钉和铜箔与非金属材料易于分离。[0016](2)整个处理过程不需对非金属材料进行机械破碎，所用装置简单，操作容易，易于控制，成本低廉。
[0017](3)使用后的液体介质易于处理，可重复使用，环境友好。
【具体实施方式】
[0018]实施例1
[0019]在容器中将正丁胺和水混合，配制pH值为9的正丁胺水溶液，将带有铜铆钉和铜箔的废旧印刷线路板的单层基板和/或多层基板浸没在所述的正丁胺水溶液中；在室温、避光条件下，边磁力搅拌边向其中逐滴加入过氧化氢水溶液，配制得到浸有废旧印刷线路板基板的单层基板和/或多层基板的液体介质体系；在观察到铜铆钉和铜箔的表面有气泡生成后，仍继续滴加所述的过氧化氢水溶液，直到铜铆钉和铜箔脱离废旧印刷线路板基板后，停止滴加所述的过氧化氢水溶液；取出经处理的废旧印刷线路板基板，分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔。 [0020]所述的分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔后的液体介质，经电解，可回收液体介质中的铜。
[0021]所述的经电解并回收液体介质中的铜后的液体介质，可循环用于上述废旧印刷线路板基板的金属与非金属的分离使用。
[0022]实施例2
[0023]在容器中将乙二胺和水混合，配制pH值为12的乙二胺水溶液，将带有铜铆钉和铜箔的废旧印刷线路板的单层基板和/或多层基板浸没在所述的乙二胺水溶液中；在室温、避光条件下，边机械搅拌边向其中逐滴加入过氧化苯甲酰水溶液，配制得到浸有废旧印刷线路板基板的单层基板和/或多层基板的液体介质体系；在观察到铜铆钉和铜箔的表面有气泡生成后，仍继续滴加所述的过氧化二苯甲酰水溶液，直到铜铆钉和铜箔脱离废旧印刷线路板基板后，停止滴加所述的过氧化二苯甲酰水溶液；取出经处理的废旧印刷线路板基板，分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔。
[0024]所述的分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔后的液体介质，经电解，可回收液体介质中的铜。
[0025]所述的经电解并回收液体介质中的铜后的液体介质，可循环用于上述废旧印刷线路板基板的金属与非金属的分离使用。
[0026]实施例3
[0027]在容器中将叔丁胺和异丁胺(体积比为1:1)和水混合，配制pH值为10的叔丁胺和异丁胺的混合水溶液，将带有铜铆钉和铜箔的废旧印刷线路板的单层基板和/或多层基板浸没在所述的叔丁胺和异丁胺的混合水溶液中；在室温、避光条件下，边磁力搅拌边向其中逐滴加入过氧化氢水溶液，配制得到浸有废旧印刷线路板基板的单层基板和/或多层基板的液体介质体系；在观察到铜铆钉和铜箔的表面有气泡生成后，仍继续滴加所述的过氧化氢水溶液，直到铜铆钉和铜箔脱离废旧印刷线路板基板后，停止滴加所述的过氧化氢水溶液；取出经处理的废旧印刷线路板基板，分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔。
[0028]所述的分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔后的液体介质，经电解，可回收液体介质中的铜。[0029]所述的经电解并回收液体介质中的铜后的液体介质，可循环用于上述废旧印刷线路板基板的金属与非金属的分离使用。
[0030]实施例4
[0031]在容器中将N，N 二甲基乙醇胺和水混合，配制pH值为11的N，N 二甲基乙醇胺水溶液，将带有铜铆钉和铜箔的废旧印刷线路板的单层基板和/或多层基板浸没在所述的N，N二甲基乙醇胺水溶液中；在室温、避光条件下，边超声振荡边向其中通入氧气，配制得到浸有废旧印刷线路板基板的单层基板和/或多层基板的液体介质体系；在观察到铜铆钉和铜箔的表面有气泡生成后，仍继续通入氧气，直到铜铆钉和铜箔脱离废旧印刷线路板基板后，停止通入氧气；取出经处理的废旧印刷线路板基板，分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔。
[0032]所述的分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔后的液体介质，经电解，可回收液体介质中的铜。
[0033]所述的经电解并回收液体介质中的铜后的液体介质，可循环用于上述废旧印刷线路板基板的金属与非金属的分离使用。
[0034]实施例5[0035]在容器中将二乙醇胺和水混合，配制pH值为9的二乙醇胺水溶液，将带有铜铆钉和铜箔的废旧印刷线路板的单层基板和/或多层基板浸没在所述的二乙醇胺水溶液中；在室温、避光条件下，边磁力搅拌边向其中逐滴加入过氧化氢和叔丁基过氧化氢(体积比为1:1)的混合水溶液，配制得到浸有废旧印刷线路板基板的单层基板和/或多层基板的液体介质体系；在观察到铜铆钉和铜箔的表面有气泡生成后，仍继续滴加所述的过氧化氢和叔丁基过氧化氢的混合水溶液，直到铜铆钉和铜箔脱离废旧印刷线路板基板后，停止滴加所述的过氧化氢和叔丁基过氧化氢的混合水溶液；取出经处理的废旧印刷线路板基板，分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔。
[0036]所述的分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔后的液体介质，经电解，可回收液体介质中的铜。
[0037]所述的经电解并回收液体介质中的铜后的液体介质，可循环用于上述废旧印刷线路板基板的金属与非金属的分离使用。
[0038]实施例6
[0039]在容器中将三乙胺和水混合，配制pH值为12的三乙胺水溶液，将带有铜铆钉和铜箔的废旧印刷线路板的单层基板和/或多层基板浸没在所述的三乙胺水溶液中；在室温、避光条件下，边超声振荡边向其中通入臭氧和氧气(体积比为1:1)，配制得到浸有废旧印刷线路板基板的单层基板和/或多层基板的液体介质体系；在观察到铜铆钉和铜箔的表面有气泡生成后，仍继续通入臭氧和氧气，直到铜铆钉和铜箔脱离废旧印刷线路板基板后，停止通入臭氧和氧气；取出经处理的废旧印刷线路板基板，分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔。
[0040]所述的分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔后的液体介质，经电解，可回收液体介质中的铜。
[0041]所述的经电解并回收液体介质中的铜后的液体介质，可循环用于上述废旧印刷线路板基板的金属与非金属的分离使用。[0042]实施例7
[0043]在容器中将异丙醇胺和水混合，配制pH值为10的异丙醇胺水溶液，将带有铜铆钉和铜箔的废旧印刷线路板的单层基板和/或多层基板浸没在所述的异丙醇胺水溶液中；在室温、避光条件下，边超声振荡边向其中通入氧气和氮气的混合气体(其中氧气的含量为400mg/L)，配制得到浸有废旧印刷线路板基板的单层基板和/或多层基板的液体介质体系；在观察到铜铆钉和铜箔的表面有气泡生成后，仍继续通入氧气和氮气的混合气体，直到铜铆钉和铜箔脱离废旧印刷线路板基板后，停止通入氧气和氮气的混合气体；取出经处理的废旧印刷线路板基板，分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔。
[0044]所述的分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔后的液体介质，经电解，可回收液体介质中的铜。
[0045]所述的经电解并回收液体介质中的铜后的液体介质，可循环用于上述废旧印刷线路板基板的金属与非金属的分离使用。
[0046]实施例8
[0047]在容器中将乙二胺和水混合，配制pH值为11的乙二胺水溶液，将带有铜铆钉和铜箔的废旧印刷线路板的单层基板和/或多层基板浸没在所述的乙二胺水溶液中；在室温、避光条件下，边超声振荡边向其中通入臭氧和二氧化碳的混合气体(其中臭氧的含量为5~8mg/L)，配制得到浸有废旧印刷线路板基板的单层基板和/或多层基板的液体介质体系；在观察到铜铆钉和铜箔的表面有气泡生成后，仍继续通入臭氧和二氧化碳的混合气体，直到铜铆钉和铜箔脱离废旧印刷线路板基板后，停止通入臭氧和二氧化碳的混合气体；取出经处理的废旧印刷线路板基板，分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔。
[0048]所述的分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔后的液体介质，经电解，可回收液体介质中的铜。`
[0049]所述的经电解并回收液体介质中的铜后的液体介质，可循环用于上述废旧印刷线路板基板的金属与非金属的分离使用。
【权利要求】
1.一种分离废旧印刷线路板基板的金属与非金属的方法，其特征是:在容器中配制PH值为9-12的有机胺水溶液，将带有铜铆钉和铜箔的废旧印刷线路板的单层基板和/或多层基板浸没在所述的有机胺水溶液中；在室温、避光条件下，边搅拌边向其中逐滴加入氧化剂水溶液或通入氧化剂气体，配制得到浸有废旧印刷线路板基板的单层基板和/或多层基板的液体介质体系；在观察到铜铆钉和铜箔的表面有气泡生成后，仍继续滴加氧化剂水溶液或通入氧化剂气体，直到铜铆钉和铜箔脱离废旧印刷线路板基板后，停止滴加氧化剂水溶液或停止通入氧化剂气体；取出经处理的废旧印刷线路板基板，分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的分离出液体介质中脱落的铜铆钉和铜箔后的液体介质，经电解，回收液体介质中的铜。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是:所述的经电解并回收液体介质中的铜后的液体介质，用于废旧印刷线路板基板的金属与非金属的分离使用。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的搅拌选自磁力搅拌、机械搅拌和超声振荡中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的有机胺选自正丁胺、叔丁胺、异丁胺、乙二胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、N，N 二甲基乙醇胺和三乙胺中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的氧化剂水溶液选自过氧化氢水溶液、叔丁基过氧化氢水溶液和过氧化二苯甲酰水溶液中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的氧化剂气体选自氧气、臭氧、氧气和臭氧的混合气体、氧气和氮气的混合气体、氧气和二氧化碳的混合气体、臭氧和氮气的混合气体 、臭氧和二氧化碳的混合气体中的一种或几种； 其中:氧气和氮气的混合气体中的氧气的含量不小于400mg/L，氧气和二氧化碳的混合气体中的氧气的含量不小于400mg/L,臭氧和氮气的混合气体中的臭氧的含量不小于5mg/L,臭氧和二氧化碳的混合气体中的臭氧的含量不小于5mg/L。
【文档编号】C22B15/00GK103667704SQ201210344906
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月17日 优先权日:2012年9月17日
【发明者】马永梅, 彭中樑, 曹新宇, 贺丹, 王斌, 易丹青, 王佛松 申请人:中国科学院化学研究所