金回收的制作方法

金回收的制作方法
【专利摘要】例如金等贵金属的成本使得回收或再循环这些材料在经济上切实可行且合乎需要。本文所揭示的是一种从金的废物源、尤其是从废电气产品中回收金的方法。本文还揭示一种用于从所述废物源中回收金的设备。具体来说，本文所揭示的是一种方法和设备，其中在反应器容器外部产生金沥滤氯气并且随后将所述金沥滤氯气泵送到包括废金材料的所述反应器容器中。
【专利说明】金回收

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种从金的废物源、尤其是从废电气产品中回收金的方法。本文还揭示一种用于从所述废物源中回收金的设备。

【背景技术】
[0002]例如金等贵金属的成本使得回收或再循环这些材料在经济上切实可行且合乎需要。通常使用氰化物、王水或熔炼从矿石和其它杂质源中回收金。此类方法存在尤其是毒性问题、处理成本和高能量输入的问题。
[0003]存在许多解决提高金提取和金回收效率的问题的现有技术专利。举例来说，第3834896号美国专利描述了一种用于回收金的方法，包括在存在铁、铝或镓促进剂的情况下在高温下将氯注入到含碳矿石的含水浆料中。
[0004]第4，723，998号美国专利揭示了一种用于从含碳矿石或基于金属氧化物的矿石中提取金的两步法。所述方法包括使用氯从矿石中溶解金，并且随后将金吸收到离子交换树脂上。
[0005]第3，495，976号美国专利传授了一种回收已经镀覆或涂覆到例如钨、钥或铜等非铁金属上的金的方法。用碘化钾和溶解碘的水溶液处理镀金材料。通过添加浓硫酸并且蒸馏碘来回收金。当所有的碘已被去除时，金以粉末形式从剩余的溶液中分离。
[0006]第3，957，505号美国专利揭示了一种用于从含金材料中提取金的方法，所述方法包括:在主要由碘和水溶性碘化物盐组成的水溶液中处理含金材料，以从所述含金材料中溶解金；将还原剂与所述水溶液混合以使溶解的碘化金盐还原为金金属并且从所述水溶液中以实质上纯形式沉淀所述金金属。从水溶液中去除经沉淀的金金属。随后向水溶液添加氧化剂，以使溶液恢复到实质上其原始状况，用于从其它含金材料中溶解金。
[0007]第20471号英国专利揭示了一种从金的矿石中提取金的方法。所述方法揭示了利用未分隔的电解电池以产生浙滤材料。一旦金已经从矿石中浙滤出，金随后就会被电沉积在阴极上。此方法存在的问题在于必须从电化学电池中移出阴极以回收金，并且将必须定期清洁电池以去除不需要的污物、盐和其它污染物。
[0008]霍夫曼(Hoffmann)在纽约施普林格出版社(Springer New York)的金属杂志(JOM)第44卷第7期第43-48页描述了从电子废料中回收贵金属的方法，所述方法包括在水中将废料制成浆料并且将氯气喷洒到浆料中。WO 01/83835 A2描述了一种金回收方法，其中将金废料与水和盐酸混合并且将氯气送入反应器中以溶解金。两种方法都使用大量的水。
[0009]在使用例如氰化物的金浙滤中，必需在含水系统中进行反应以便于所使用的氰化钠电离出氰离子。废电子废料含有不规则形状的碎片，并且与压缩时相比占用更多的容积。但是如果压缩，那么浙滤剂溶液可能无法作用于所有表面。
[0010]举例而言，382克的电脑连接器槽在烧杯中占据100cm3的容积。要将同一烧杯填充到100cm3的标记则需要额外的770cm3容积的水。基于这些数字，I公吨的废电子废料将占据大约2.6m3的容积并且将需要2m3容积的浙滤剂来填充容器。在实践中将需要具有更大容积的浙滤剂的更大贮槽来允许搅拌。
[0011]与此对比，如在本发明中使用的气态氯可以自由地循环并且渗透到电子废料的小角落和小裂缝中，以浙滤并且溶解表面金。可以使用容积少得多的水来仅仅润湿表面以便于反应。
[0012]不管现有技术水平如何，仍然需要能够缓解上述问题中的一些或全部的用于回收金的替代方法。


【发明内容】

[0013]发明目的
[0014]本发明的一个目的是提供一种用于从金的废物源、尤其是从废电子材料中回收金的方法和设备。
[0015]本发明的另一目的是允许在小容积的溶液中回收金。因此，例如水等资源的消耗最少。
[0016]本发明的另一目的是提供一种金回收方法，所述方法提供不具有对环境不友好的过程或处理化学品的金的水溶液，用于产生浙滤材料。
[0017]本发明的另一个目的是进一步提供一种方法和设备，其中在反应器容器外部产生氯气并且随后将氯气泵送到包括废金材料的反应器容器中。
[0018]发明概沭
[0019]在第一方面中，本发明提供一种从包含金的废物衬底或废物源中提取金的方法，所述方法包括以下步骤:
[0020]将氯气传送到容纳有含金衬底的容器，所述容器包括容器入口和容器出口，氯气通过容器入口传送，
[0021]将水蒸气传送到容器，使得
[0022]氯气、含金衬底以及在容器中存在的水分相互作用以提供金溶液，所述金溶液可以经由容器出口从容器中回收。
[0023]金溶液可以直接流到容器出口中。或者，金溶液可以被主动地压入到容器出口中。
[0024]含金衬底是废物源。具体来说，废物源是报废的或废弃的电气产品或再循环的电气产品。
[0025]含金衬底可以是金镀覆或涂覆到其上的衬底。举例来说，所述衬底可以是金已经镀覆或涂覆到其上的金属、塑料或陶瓷材料。举例来说，含金衬底可以是金镀覆或涂覆到其上的金属或金属合金衬底。合适的金属包括铁金属和非铁金属。举例来说，金镀覆或涂覆到其上的金属衬底可以选自由镍、铜和其合金组成的群组。
[0026]在一个特定实施例中，含金衬底包括废电子材料，例如，印刷电路板。从环境的角度来看，从废电子材料中有效地再循环金是非常有利的。
[0027]参照本发明的方法，可以通过本领域的普通技术人员已知的任何手段将水蒸气或水分填充到容器中。举例来说，含金衬底在放置于容器中之前可以喷上水。在优选实施例中，以细水雾、喷雾或蒸汽形式将水分泵送到容器中以创造潮湿的氛围。有利的是，蒸汽的存在还可以加快金提取过程。为了将水分泵送到容器中，容器可以进一步包括用于将所述喷雾、蒸汽或水雾泵送到容器中的水入口。
[0028]有利的是，通过在容器外部提供氯源并且将氯传送到容器中，可以利用小容积的水来回收金。而氯产生和金回收发生在同一容器中时需要大容积的水和添加剂。
[0029]因此，使用本发明的方法可以在不含任何添加剂的较小容积的溶液中回收金。此夕卜，一旦已经从溶液中回收了金，那么必须在最终排放之前进行处理的所产生的废液的容积也较少。因此，减少了成本。
[0030]供应到容器中的水中不存在溶解化学品和添加剂也大大减少了与在排放之前对水进行处理相关联的成本。
[0031]举例来说，从一立方米的废弃印刷电路板(PCB)中回收金将需要大约2000L的现有技术氰化物浙滤溶液。使用本发明的方法时，可以使用200L的水从相同数量的PCB中回收金。
[0032]自然地，与在排放之前处理和处置2000L的氰化物溶液相关联的成本是相当大的。这样大容积的潜在毒性材料在任何工业过程中都是不希望的。有利的是，本发明的方法避免了例如氰化物溶液等毒性材料。
[0033]用于金回收的现有技术方法是基于浙滤并且已利用含水的环境，其中含有金的衬底在含水的浙滤槽中浸没在水溶液中。有利的是，与本发明的方法相关联的较少水容积与现有技术金回收方法相比允许使用更小容积的容器。本发明的方法可以在工业上规模化而无须提供过大的容器用以容纳废金材料和水。容器仅必须大到足以容纳废金材料。因此，也降低了与设置和维持所述方法有关的成本。
[0034]由于本发明的方法与现有技术方法相比使用少得多的水容积，因此排出物的处理成本也降到最低。较少水容积还实现对金浙滤过程的更好控制。最初在出口物料流中的金浓度会很高，但是当所有金被浙滤时所述浓度会减少到零。当通过目视检查或通过测量反应器出口物料流中的金含量显而易知所有金已经被浙滤掉时，通过使空气或其它气体穿过反应器容器而清除所述容器中的氯气能很容易地中止反应。这使例如铜、镍等其它衬底金属的浙滤最小化。而使用含水的浙滤槽不可能实现此类几乎即时的中止。
[0035]本发明的方法还提供气态卤素间化合物连同氯气一起通过容器入口传送到容器中。如本文所使用，术语卤素间化合物用于指包括两个不同的卤素原子的气态材料。举例来说，例如氯化碘(ICl)和一氯化溴(BrCl)等化合物。有利的是，卤素间化合物的存在已经显示出相对于单独的氯，提高了浙滤/回收过程的效率。卤素间化合物可以通过使氯气掺杂一定量的元素碘或溴来引入，或者它们可以电解方式产生，见下文。
[0036]参照本发明的方法，氯气可以在容器外部的电解电池中制备。举例来说，氯可以在电解电池中制备并且在制备时传送到容器中，以使氯不断地流到容器中。电解电池可以是分隔式电解电池，即，阳极电解质和阴极电解质彼此分离。
[0037]有利的是，通过使氯制备步骤与容器中的金浙滤步骤分开，可以使用于氯制备的电解质具有最优的纯度和浓度。此外，可以执行金浙滤步骤而不会从电解过程中积聚盐和污染物。
[0038]通过电解电池制备的氯气可以沿着管道传送到容器入口。此外，气态卤素间化合物可以在电解电池中制备并且可以沿着管道传送到容器。卤素间化合物可以通过向电解质添加一定量的溴化物盐(例如NaBr)和碘化物盐(例如NaI)来产生。
[0039]适宜地，管道由不会被氯气腐蚀的材料制成。
[0040]本发明的方法可以进一步包括中止过程，使得当经由容器出口排出容器的水不再包含金时，所述过程可以快速停止。
[0041]可以使用传感器来检测经由容器出口排出容器的水中的金存在情况。
[0042]中止过程可以包括切断氯气到容器的供应并且在容器的排放之前用惰性气体冲洗容器。如本文所使用，术语惰性气体用以表示无毒性的非反应气体。举例来说，惰性气体可以选自由空气、氮气、氩气和其组合组成的群组。
[0043]举例来说，可以切断到电解电池的电流以中断氯的产生。可以用空气或例如氮或氩等其它非反应性惰性气体冲洗容器以清除容器中的任何残余氯气。可以从容器中卸载废弃的材料，并且可以对容器填充新的废料以再次重新开始所述过程。
[0044]可以对经由容器出口排出容器的金溶液进一步进行处理以从金溶液中回收固体的金金属。
[0045]技术人员将熟悉使金溶液还原为金金属的多种不同方法。举例来说，可以用例如二氧化硫气体、羟胺、肼、过氧化氢等还原剂来处理金溶液。或者，可以用电化学方法，例如通过电解沉积或电镀来精炼金溶液。第3，957，505号美国专利中揭示了还原金溶液以提供金金属的多种不同方法。有利的是，本发明的方法在环境温度或略高于环境温度下操作，而用于金回收的一些现有技术方法则需要200°C与800°C之间的温度以使氯化金挥发，由此需要高的并且因此昂贵的能量输入。本发明的反应在较高的温度下会更迅速地进行。从环境温度到70°C的温度能实现良好的结果，但是不排除使用更高的温度，不过须考虑与更高温度下更高压力相关的实际问题。
[0046]在另一方面中，本发明提供一种用于从含金衬底中提取金的设备，所述设备包括:
[0047]反应容器，所述反应容器经配置以接收含金衬底，所述反应容器包括容器入口和容器出口，氯气通过容器入口传送到反应容器中，
[0048]水入口，所述水入口适于将水喷雾、蒸汽或水雾传送到容器中；以及
[0049]氯气源，所述氯气源与容器流体连通；使得
[0050]含金衬底、氯气以及在容器中存在的水分相互作用，以提供金溶液，所述金溶液可以经由容器出口从容器中回收。
[0051 ] 在一个实施例中，管道可以从容器入口延伸到氯气源以建立容器入口与氯气源之间的流体连通。
[0052]适宜地，管道由不会被氯气腐蚀的材料制成。
[0053]参照本发明的设备，含金衬底可以是金镀覆或涂覆到其上的衬底。举例来说，所述衬底可以是金镀覆或涂覆到其上的金属、塑料或陶瓷材料。举例来说，含金衬底可以是金镀覆或涂覆到其上的金属或金属合金衬底。合适的金属包含铁金属和非铁金属。举例来说，金镀覆或涂覆到其上的金属衬底可以选自由镍、铜和其合金组成的群组。
[0054]在一个特定实施例中，含金衬底包括废电子材料，例如印刷电路板。从环境的角度来看，从废电子材料中有效地再循环金是非常有利的。
[0055]参照本发明的设备，可以通过本领域的普通技术人员已知的任何手段将水分填充到容器中。举例来说，含金衬底在放置于容器中之前可以喷上水。在优选实施例中，以细水雾、喷雾或蒸汽形式将水分泵送到容器中。容器可以进一步包括用于将所述喷雾、蒸汽或水雾泵送到容器中的水入口。有利的是，蒸汽的存在还可以加快金提取过程。
[0056]参照本发明的设备，氯气源可以是安置在容器外部的电解电池。举例来说，氯可以在电解电池中制备并且在制备时传送到容器中，以使氯不断地流到容器中。电解电池可以是分隔式电解电池，即，阳极电解质和阴极电解质彼此分离。
[0057]氯气在电解电池中的积聚可以产生足够的压力，以沿着管道将氯气从电解电池推进到容器中。
[0058]本发明的设备可以进一步包括推进装置，所述推进装置用于沿着管道将氯气从氯气源推进到反应容器中。推进装置可以是泵。
[0059]本发明的设备中的氯源可以进一步包括卤素间化合物源。举例来说，例如氯化碘(ICl)和一氯化溴(BrCl)等化合物。有利的是，卤素间化合物的存在已经显示出相对于单独的氯，提高了所述过程的效率。
[0060]气态卤素间化合物可以在电解电池中制备。卤素间化合物可以通过向电解质添加一定量的溴化物盐(例如NaBr)和碘化物盐(例如NaI)来产生。
[0061]本发明的设备的容器可以进一步包括用于在容器的排放之前用惰性气体冲洗容器的入口。惰性气体可以选自由空气、氮气、氩气和其组合组成的群组。
[0062]本发明的设备可以进一步包括用于金溶液的收集器。
[0063]在适合时，应了解，本发明的一个实施例的所有可选和/或优选的特征可以与本发明的另一个/其它实施例的可选和/或优选的特征相结合。

【专利附图】

【附图说明】
[0064]本发明的额外特征和优点在本发明的【具体实施方式】中加以描述，并且从本发明的【具体实施方式】以及从图式中将显而易见，在图式中:
[0065]图1说明用于实施本发明的金回收方法的设备。

【具体实施方式】
[0066]所属领域的技术人员应容易了解，下文所揭示的实例仅表示概括的实例，并且能够复制本发明的其它布置和方法是可能的并且由本发明所涵盖。
[0067]图1说明本发明的实施例。电解电池101安置在(反应器)容器102外部，后者填充有含金衬底103。举例来说，含金衬底103可以是废电气产品，例如印刷电路板，其中金镀覆或涂覆到例如铜或镍等另一材料上。管道104允许容器102与电解电池101之间的流体连通。自然地，管道104将由不会被氯气腐蚀的材料制成。
[0068]电解电池101是具有阳极室105和阴极室106的分隔式电池。膜107分隔阳极108和阴极109。泵110将阳极电解质或阳极电解液111馈送到阳极108。阳极电解质111主要由例如NaCl或KCl等氯化物盐组成。然而，阳极电解质109还可以包括少量的溴化物盐和碘化物盐，例如NaBr、Na1、KBr或KI，以提供卤素间化合物源。流量计112调节在远离阳极108的阳极处产生的氯气的流量。
[0069]第二泵113将阴极电解质或阴极电解液114馈送到阴极109。通常，阴极电解质114是NaOH或KOH溶液。流量计115调节在远离阴极109的阴极处产生的氢气的流量。出口 116提供用于在电解过程期间产生的氢气的排出。
[0070]在示出的实施例中，容器102具有氯气入口 117和水入口 118。水通过管道119馈送到水入口 118。出口 120提供用于所回收金的水溶液的排出。金溶液沿着管道121行进到收集烧瓶或容器(未示出)。
[0071]管道122提供用于任何多余氯气的出口。
[0072]在使用中，传送到阳极108的NaCl电解质111经氧化以产生氯气:
[0073]2NaCl — Cl2+2Na.+2e
[0074]正如上文所述，氯化物盐和溴化物盐(例如NaBr和NaI)的存在可以导致气态卤素间化合物BrCl和ICl的形成。这些化合物的存在提高了氯浙滤过程的效率。卤素间化合物可以通过元素形式的卤素的以下反应来形成:
[0075]2NaBr — Br2+2Na++2e—
[0076]2NaI — I2+2Na.+2e
[0077]I2+C12 — 2IC1
[0078]Br2+Cl2 — 2BrCl
[0079]在阴极109处，根据以下反应式从电解质114中产生氢气:
[0080]2H20+2e — H2+20H
[0081]膜107防止阳极电解液与阴极电解液混合，并且膜107阻止在阳极108处形成的氯气与在阴极处形成的氢氧化钠和氢气混合。作为电解过程的副产物产生的氢气经由出口116排出电池。
[0082]在阳极108处产生的氯气流入管道104中并且经由容器入口 117流入容器102中。水通过水入口 118从水管道119引入到容器102中。水入口 118可以包括用于以细水雾、喷雾或蒸汽形式将水泵入的喷嘴。通过使用细水雾、喷雾或蒸汽，与现有技术的金回收方法相比大大地减少了金溶液的最终容积。有利的是，小容积的溶液在作为排出物排放之前其处理更便宜。
[0083]在与包含金的废电气材料接触时，氯气(和任何存在的卤素间化合物)、金以及水发生反应，从而获得从废料中回收的金的水溶液。金的水溶液通过出口 120排出容器并且沿着管道121传递到收集烧瓶/容器。
[0084]可以对经由容器出口 120排出容器的金溶液进一步进行处理以从金溶液中回收固体的金金属。技术人员将熟悉使金溶液还原为金金属的多种不同方法。举例来说，可以用例如二氧化硫气体、羟胺、肼、过氧化氢等还原剂来处理金溶液。或者，可以用电化学方法，例如通过电解沉积或电镀来精炼金溶液。第3，957，505号美国专利中揭示了还原金溶液以提供金金属的多种不同方法。
[0085]管道121可以在内部容纳金传感器或检测器。当通过出口 120排出容器102的溶液不再含有任何金时，可以切断到电解电池101的电流以中断氯的产生。可以用例如空气、氮气或氩气等非反应气体冲洗容器102以排出任何残余氯气，并且现在金耗尽的废电子材料103可以从容器102中排出以便用新的材料替代。
[0086]通过用新的废电子材料103再填充容器102可以容易地重新开始所述过程。
[0087]措辞“包括”和措辞“具有/包括”当在本文中参照本发明使用时用于表示所陈述的特征、整体、步骤或组件的存在，但是不排除一或多个其它特征、整体、步骤、组件或其群组的存在或添加。
[0088]应了解，为了清楚起见而在分开的实施例的情况下描述的本发明的某些特征还可以组合形式提供于单个实施例中。相反地，为简洁起见而在单个实施例的情况下描述的本发明的不同特征也可分开地或以任何合适的子组合形式提供。
【权利要求】
1.一种从包含金的废物源中提取金的方法，所述方法包括以下步骤: 将氯气传送到容纳有含金衬底的容器，所述容器包括容器入口和容器出口，所述氯气通过所述容器入口传送，使得 所述氯气、含金衬底以及在所述容器中存在的水分相互作用，以提供金溶液，所述金溶液可以经由所述容器出口从所述容器中回收。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述含金衬底是所述金镀覆或涂覆到其上的衬
。
3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述含金衬底是金镀覆或涂覆到其上的金属衬底、塑料衬底或陶瓷衬底。
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述金镀覆或涂覆到其上的金属衬底选自由镍、镍合金、铜以及铜合金组成的群组。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述含金衬底包括废电子材料，例如印刷电路板。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述在所述容器中存在的水分是泵送到所述容器中的水雾。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中气态卤素间化合物连同所述氯气一起通过所述容器入口传送到所述容器中。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述氯气在所述容器外部的电解电池中制备。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述通过所述电解电池制备的氯气沿着管道传送到所述容器。
10.根据权利要求8到9中任一权利要求所述的方法，其中所述气态卤素间化合物在所述电解电池中制备并且可以沿着所述管道传送到所述容器。
11.一种用于从含金衬底中提取金的设备，所述设备包括: 反应容器，所述反应容器经配置以接收所述含金衬底，所述反应容器包括容器入口和容器出口，氯气可以通过所述容器入口传送到所述反应容器中；水入口，所述水入口适于将水喷雾、蒸汽或水雾传送到所述容器中；以及 氯气源，所述氯气源与所述容器流体连通，使得 所述含金衬底、氯气以及在所述容器中存在的水分相互作用，以提供金溶液，所述金溶液可以经由所述容器出口从所述容器中回收。
12.根据权利要求11所述的设备，其中管道从所述容器入口延伸到所述氯气源以建立所述容器入口与所述氯气源之间的流体连通。
13.根据权利要求11到12中任一权利要求所述的设备，其中所述设备进一步包括推进装置，所述推进装置用于沿着所述管道将氯气从所述氯气源推进到所述反应容器中。
14.根据权利要求11到13中任一权利要求所述的设备，其中所述氯气源是电解电池。
15.根据权利要求11到14中任一权利要求所述的设备，其进一步包括用于所述金溶液的收集器。
【文档编号】C22B11/06GK104302793SQ201380024425
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年5月9日 优先权日:2012年5月9日
【发明者】J·帕克斯, M·帕克斯 申请人:Inter-Euro科技有限公司