一种采用离子液体从废旧电路板中回收再生金属的方法与流程

本发明涉及金属回收技术领域，特别涉及一种采用离子液体从废旧电路板中回收再生金属的方法。

背景技术：

近年来，随着电子电器使用量增大，电子电器设备更新速度加快，电子垃圾的数量急剧增长。印刷电路板作为电子产品的重要组成部分，随着电子废弃物的大量产生，废旧印刷电路板也在急剧增加。印刷电路板的组成复杂，其中含有铜、金等有价值的金属，特别是铜含量约为20％(w)，高于铜矿石中铜的含量(0.6％)。此外，印刷电路板还含有铅、锌等重金属，如果处理不当，将给生态环境带来极大的危害。

湿法浸取是印刷电路板中二次资源回收的重要方法，有较高的金属回收率，浸出剂是决定湿法回收金属效率的关键。传统的浸出剂主要是无机酸，在作业过程中伴随有害气体产生，因此研发绿色稳定的浸出剂在湿法冶金中的应用显得尤为重要和紧迫。而近年来出现的离子液体较传统浸出剂具有挥发性小、蒸气压低、热稳定性好、毒性低等优点，已开始应用于湿法冶金等领域。

而目前利用离子液体对废旧电路板进行回收时，通常是将废旧线路板直接进行粉碎，然后在粉碎后的颗粒中加入离子液体，这样虽然工艺简单，工艺步骤少，回收的生产效率较快，但是由于废旧电路板上还存在许多的电子元器件，这些电子元器件部分通过可拆卸方式连接在电路板上，而更多的是通过锡焊的方式焊接在电路板上，由于电子元器件的材质中主要为非金属材料，因此在使用离子液体浸出时，受这些非金属材料的影响，金属的回收率会有所下降，同时离子液体的消耗较大，增大了企业的成本投入。

技术实现要素：

本发明提供了一种采用离子液体从废旧电路板中回收再生金属的方法，以解决现有技术中在对废旧电路板浸出时，离子液体使用量较大，增大企业的成本投入的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：

一种采用离子液体从废旧电路板中回收再生金属的方法，步骤包括，

步骤一：废旧电路板的预处理，将收集的废旧电路板上可拆卸的电子元器件进行手工拆卸，将拆卸后含焊锡电子元器件的废旧电路板裁成长宽均为15～20mm的废旧电路板碎片；

步骤二：焊锡电子元器件处理，准备中性[bmim][bf4]离子液体并加热至200～220℃，将步骤一中得到的废旧电路板碎片浸没入所述中性[bmim][bf4]离子液体中，使用机械搅拌器对中性[bmim][bf4]离子液体进行搅拌，直至废旧电路板碎片上焊锡全部溶解，将电子元器件与废旧电路板碎片分别回收；

步骤三：粉碎处理，将所述步骤二中回收的废旧电路板碎片投入粉碎机中进行粉碎，得到粒度小于5mm的废旧电路板颗粒；

步骤四：浸出处理，准备酸性功能化离子液体放入到浸出桶内，并将步骤三得到的废旧电路板颗粒投入到容纳桶内，将容纳桶放入浸出桶中，浸出桶内的酸性功能化离子液体进入到容纳桶内，废旧电路板颗粒与酸性功能化离子液体发生反应，所述酸性功能化离子液体的温度为70℃-80℃，浸出时间为2-3h；

步骤五：浸出液的预处理，将所述步骤四中的容纳桶取出，得到浸出液，向浸出桶内的浸出液中加入氨水，使浸出液的ph为7-9；

步骤六：浸出液的还原，向所述步骤五得到的浸出液中加入还原剂进行还原，还原时间为100-150min，后进行离心处理，得到金属沉淀物和废液，将所述金属沉淀物在80-120℃下进行烘干8-12h，得到金属粉末。

本基础方案的技术原理和效果在于：

1、步骤一的预处理，由于废旧电路板上有一部分电子元器件，例如整流器等是采用螺纹紧固的方式固定在电路板上的，即这类电子元器件不是采用锡焊的方式焊接在电路板上，无法通过化学反应的方式将其与电路板分离，因此采用人工的方式先将该部分电子元器件拆卸下。

2、对比现有技术中，通常是将整个电路板直接粉碎后进行浸出处理，这样的处理方式虽然工序较少，但是这样粉碎的电路板颗粒中还含有大量电子元器件，而电子元器件的材质含有大量的无机非金属材料，这样使得现有技术在对电路板颗粒浸出时需要耗费更多的离子溶液。

本方案中通过人工拆卸与中性离子液体进行焊锡的溶解，将废旧电路板上的电子元器件分离出去，这样使得在浸出步骤中，酸性的功能性离子液体的使用量降低。

进一步，所述步骤一中的废旧电路板在拆卸下电子元器件后，进行水洗干燥。

有益效果：由于废旧的电路板在长期使用、收集以及堆放的过程中，电路板上有大量的灰尘，为了减少后续离子液体的使用，以及对电路板浸出效率的影响，可以先对电路板进行水洗，后进行干燥。

进一步，将所述步骤二中的与电子元器件分离后的废旧电路板碎片，在70℃温度下鼓风干燥2h。

有益效果：对废旧电路板碎片进行干燥，这样避免在粉碎过程中，含水的颗粒会成团，从而导致后续的浸出效果不佳的问题。

进一步，所述步骤四中的酸性功能化离子液体为：n-丁基磺酸吡啶硫酸氢盐、1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-丁基磺酸-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐、甲基咪唑硫酸氢盐、n-丁基磺酸吡啶三氟甲烷磺酸盐的组合物。

有益效果：经过发明人数次实验的数据得出，利用上述组合物对废旧电路板的热解浸出效果最好，效率也是最快的。

进一步，将所述步骤六中的废液在100-150℃温度下进行蒸发，浓缩至溶液呈粘稠状的液体，得到酸性功能化离子液体的回收液。

有益效果：这样就能够对废液进行回收再利用，形成资源的回收再利用，减少企业的生产投入。

附图说明

图1为本发明实施例中废旧电路板金属浸出装置装有废旧电路板颗粒时的局部剖切示意图；

图2为本发明实施例中废旧电路板金属浸出装置未装有废旧电路板颗粒时的局部剖切示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：浸出桶10、进液阀101、出液阀102、安装台103、容纳桶20、安装段201、弹性段202、滤出段203、螺栓204、通孔205、轴承30、搅拌轴301、搅拌杆302、螺纹段303、螺母304、内花键套305、电磁铁40、外壳401。

实施例：

一种采用离子液体从废旧电路板中回收再生金属的方法，包括以下步骤：

步骤一，废旧电路板的预处理：

将收集的废旧电路板上可拆卸的电子元器件进行手工拆卸，例如通过螺纹紧固的整流器等元器件，拆卸下来的电子元器件丢弃或者采用其他处理方式进行回收。将拆卸后含焊锡电子元器件的废旧电路板进行水洗除尘后，在温度为70℃的鼓风干燥箱中干燥10h，然后将干燥的废旧电路板裁成长宽为15～20mm范围内的废旧电路板碎片。

步骤二，焊锡电子元器件处理：

准备中性离子液体并加热保温在200～220℃范围内，本实施例中的中性离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(即[bmim][bf4])，将步骤一中得到的废旧电路板碎片浸没入中性离子液体中，使用机械搅拌器对中性离子液体和废旧电路板碎片进行搅拌，直至废旧电路板碎片上焊锡全部溶解，将电子元器件与废旧电路板碎片分别回收，并将回收的废旧电路板碎片在70℃温度下鼓风干燥2h。

步骤三，粉碎处理：

将步骤二中干燥后的废旧电路板碎片投入粉碎机中进行多次粉碎，得到粒度小于5mm的废旧电路板颗粒。

步骤四，浸出处理：

准备酸性功能化离子液体作为反应介质，本实施中酸性功能化离子溶液为n-丁基磺酸吡啶硫酸氢盐、1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-丁基磺酸-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐、甲基咪唑硫酸氢盐、n-丁基磺酸吡啶三氟甲烷磺酸盐中的一种或几种的组合物，本实施例中酸性功能化离子液体选用n-丁基磺酸吡啶硫酸氢盐，将准备好的酸性功能化离子液体放入浸出桶内，将步骤三得到的废旧电路板颗粒投入到容纳桶内，将容纳桶放置到浸出桶内使得废旧电路板颗粒与酸性功能化离子液体发生反应，其中浸出桶内的酸性功能化离子液体的温度保持在70℃-80℃范围内，浸出时间在2-3h范围内；

步骤五，浸出液的预处理：

将步骤四中的容纳桶取出，得到浸出液，向浸出桶内的浸出液中加入氨水使浸出液，使其ph保持在7-9的范围内。

步骤六，浸出液的还原；

向步骤五得到的浸出液中加入还原剂进行还原，还原时间为100min，本实施例中还原剂采用水合肼，还原结束后，进行离心处理，得到金属沉淀物和废液，将金属沉淀物在80℃下烘干8h，得到金属粉末；另外废液在100℃温度下进行蒸发，得到酸性功能化离子液体的回收液，这样可以对废液再次利用。

上述步骤四中使用到的浸出桶与容纳桶均设置在废旧电路板金属浸出装置中，废旧电路板金属浸出装置，基本如图1、图2所示，包括机架，在机架上固定有开口朝上的浸出桶10，在浸出桶10的侧壁上设有进液阀101，在浸出桶10的底部设有出液阀102，在浸出桶10的顶部设有环形的安装台103，安装台103上均布有多个安装孔，浸出桶10内设有容纳桶20，其中容纳桶20包括从上而下依次连接的安装段201、弹性段202和具有磁性的滤出段203，其中安装段201顶部设有与安装孔位置尺寸相对应的连接孔，连接孔内螺纹连接有螺栓204，弹性段202采用具有高弹性的橡胶制成，滤出段203的纵向截面呈u形，在滤出段203的侧壁与底部均设有多个通孔205，其中通孔205的直径小于1mm。

滤出段203的底部通过轴承30转动连接有搅拌轴301，在轴承30上设有密封圈，搅拌轴301上固定有多根位于容纳桶20内的搅拌杆302，搅拌轴301远离搅拌杆302一端设有螺纹段303，其中螺纹段303上连接有螺母304，在螺母304的外周设有花键槽，花键槽上啮合有内花键套305，其中内花键套305与机架固定连接。

在浸出桶10的底部设有连接有低频交流电源的电磁铁40，在电磁铁40的外部设有采用聚四氟乙烯制成的防护外壳401，外壳401上设有连通外界的散热管。

操作人员完成上述步骤一～步骤三之后，将容纳桶20通过螺栓204固定在浸出桶10内，向容纳桶20内放入步骤三中得到的废旧电路板颗粒，颗粒在进入容纳桶20内后，容纳桶20的滤出段203基于废旧电路板颗粒重力的作用向下移动，弹性段202被拉伸，后经过进液阀101向浸出桶10内注入备好的酸性功能化离子液体，使得溶液的液面能够淹没弹性段202的最顶部，进入浸出桶10的溶液通过滤出段203上的通孔205进入到容纳桶20内，与容纳桶20内的颗粒接触并发生反应。

溶液注入完成之后，开启连接电磁铁40的电源，当电磁铁40顶部的磁极与滤出段203底部的磁极相同时，电磁铁40与滤出段203之间形成斥力，使得滤出段203向上移动，搅拌轴301同步向上移动，由于搅拌轴301的螺纹段303连接有螺母304，而螺母304又通过花键固定连接在机架上，因此搅拌轴301在向上移动的过程中，螺母304的转动受到花键的限制，因此搅拌轴301在向上移动的过程中会发生转动，使得搅拌杆302对容纳桶20内的废旧电路板颗粒进行搅拌，使得颗粒能够与溶液快速接触发生反应。

当电磁铁40顶部的磁极与滤出段203底部的磁极相反时，电磁铁40与滤出段203之间形成吸力，滤出段203向下移动，搅拌轴301反向转动，使得搅拌杆302对颗粒反向进行搅拌，在滤出段203向下移动的过程中，浸出桶10内的溶液受到向下的挤压力增大，使得溶液经滤出段203底部通孔205进入容纳桶20的速度增大，快速进入到容纳桶20内的溶液对颗粒会形成冲击力，使得颗粒受浮力与冲击力的作用相对于容纳桶20向上移动，这样颗粒在受搅拌杆302周向搅拌的同时还会受到溶液向上的冲击力，使得颗粒在容纳桶20内发生不规则的运动，提高与溶液接触的面积，加快反应速率。

另外废旧电路板颗粒与溶液的反应进行的过程中，颗粒中金属化合物不断溶解到溶液中，剩下主要为环氧树脂等高分子有机材料、玻璃纤维等其他无机的滤渣，而当溶液经通孔205快速进入容纳桶20的过程中，还能够对可能将通过堵塞住的残渣进行清理，另外当金属化合物不断溶解后，容纳桶20内的颗粒重力不断减轻，滤出段203不断向上移动直至颗粒中的金属化合物被全部溶解出，则容纳桶20内只剩下滤渣，操作人员只需取出容纳桶20即可对浸出桶10内的浸出液进行还原操作。

本方法的步骤四中采用废旧电路板浸出装置进行浸出处理，一方面，提高了废旧电路板颗粒与溶液反应的效率与接触的面积，使得废旧电路板颗粒中的金属化合物溶出得更快也更彻底，提高浸出的效率与效果；另一方面容纳桶的设置便于浸出完成后的残渣与浸出液的分离，操作人员只需取出容纳桶即可。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。