专利名称：电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法
技术领域：
本发明涉及ー种电子废弃物的回收方法，尤其是ー种电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法。
背景技术：
电子废弃物通常铜含量在13% 20%，其余为铁、铅、锡、镍、金等金属和塑料。目前，从电子废弃物中回收铜的传统方法主要有机械法、火法和湿法。机械法二次污染较轻，但不能将各种金属元素完全分离，只能使金属铜富集，常被用作回收单质铜的辅助手段。火法冶金技术环境污染大，且易使低沸点的金属挥发损失，不符合当今世界经济与环境的发展要求，已逐渐被淘汰。湿法冶金技术因其回收成本低，可回收高纯度金属铜，エ业应用前景广阔，但是湿法冶金过程处理不当会产生大量废液，对环境造成污染；而且目前 的湿法浸铜技术易使铜及其他金属一起被转移到液相，再利用离子交換法、电沉积处理法或化学沉淀法从液相中提取铜使后续金属铜的提取过程复杂化，増大了处理成本，且产生二次污染严重、回收产品质量不达标等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供ー种エ艺简单、成本低的电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法。为解决上述技术问题，本发明的エ艺步骤为
(1)将电子废弃物中金属与非金属解离后获得的多组分金属颗粒利用磁选除去磁性金属颗粒，得到非磁性金属颗粒；
(2)将非磁性金属颗粒用盐酸在浸取，以除去锡、铅得到粗铜渣；
(3)所述的粗铜渣与硫酸反应，然后经固液分离得到滤渣和残余浓酸；
(4)所述的滤渣与蒸馏水混合，然后过滤得到含铜溶液和黒色滤渣；含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离后得到五水硫酸铜；
(5)所述的黑色滤渣水洗、过滤至滤液为无色，得到含铜滤液和黑色渣滓；所述的含铜滤液经浓缩结晶得到五水硫酸铜；
(6)所述的黑色渣滓烘干后与硫酸、氯酸钾反应，过滤后所得的含铜反应液经过浓缩结晶、固液分离后得到五水硫酸铜。本发明所述步骤(2)中，非磁性金属颗粒与质量分数为10% 36%盐酸的质量比为I: I 20,所述的浸取温度为-5 90°C,浸取时间为I 50小时。本发明所述步骤(3)中，粗铜渣与质量分数50% 98%硫酸的质量体积比为1:2 20，反应温度为室温 338°C，反应时间I 100小时。本发明所述步骤(4)中，滤渣与蒸馏水以质量比1:0. 5 2. 5混合。本发明所述步骤(6)中，黒色渣滓于室温 220°C烘干。本发明所述步骤(6)中，黑色渣滓与质量分数为1% 70%硫酸、氯酸钾的质量比为1:1 5:0. 5 4，反应温度-5 90°C，反应时间3 50小时。本发明所述步骤(3)中，粗铜渣与硫酸反应产生的尾气用氢氧化钠碱液吸收后用于制备亚硫酸钠；所述的残余浓酸循环使用。所述步骤(4)中，固液分离后得到的水经回收后循环使用。本发明各步骤原理为步骤(I):多组分金属中铁、镍及其合金是电磁性的，对磁场有响应，可以用磁选的方法除去除去这些磁性金属颗粒，得到非磁性金属颗粒。步骤(2)将非磁性金属颗粒用盐酸在浸取，以除去锡、铅得到粗铜渣。其化学原理是焊锡中的铅锡合金，可以与铅、锡发生化学反应，生成·氯化锡、氯化铅。由于锡比铅活波，锡先反应生成氯化锡基进入溶液，铅则成为粉末从金属表面脱落，从而得到粗铜渣。步骤(3):所述的粗铜渣与硫酸反应，然后经固液分离得到滤渣和残余浓酸，其化学原理是铜能与硫酸反应生成硫酸铜，贵金属如金、钼等则不发生反应，以残渣形态残留而被过滤与硫酸铜溶液分离开来。步骤(4):所述的滤渣与蒸馏水混合，然后过滤得到含铜溶液和黒色滤渣；含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离后得到五水硫酸铜；其原理是部分硫酸铜以结晶形态残留在废渣中，加水溶解后过滤与残渣分离，滤液浓缩结晶就可得到硫酸铜。步骤(5)所述的黑色滤渣水洗、过滤至滤液为无色，得到含铜滤液和黑色渣滓；所述的含铜滤液经浓缩结晶得到五水硫酸铜；其原理与(4)相同，只是操作过程的描述而己。步骤(6):所述的黑色渣滓烘干后与硫酸、氯酸钾反应，过滤后所得的含铜反应液经过浓缩结晶、固液分离后得到五水硫酸铜；其原理是加入氧化剂后残渣中的少量未反应金属细粉以及硫化铜被氧化溶解生成硫酸铜，过滤分离滤液浓缩结晶得到硫酸铜晶体。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本发明先利用磁选除去磁性金属颗粒，再用盐酸在浸取除去锡、铅，然后经反应逐步将粗铜渣生成五水硫酸铜，避免了铜及其他金属一起被转移到液相造成的提取过程复杂的情況，具有エ艺简单的特点；而且所采用的试剂均为常规原料，具有成本低的特点。本发明得到的五水硫酸铜纯度高达93% 100%，具有产品纯度高的特点。本发明适用于各种电子废弃物，对原料要求较低，具有适用范围广、经济环保的特点。本发明尤其在将尾气回收，残余浓酸、水循环利用时，能有效地避免废气、废液的排放，具有零排放、无污染的特点，使之更加的经济环保。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进ー步详细的说明。实施例I :本电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法采用下述エ艺步骤。(I)对电子废弃物中的废旧线路板进行预处理，使金属与非金属解离，以获得多组分金属颗粒160g,经磁选除去磁性金属,得到非磁性金属140g ；
(2)将非磁性金属颗粒以质量比为1:1.236的比例与质量分数为36%盐酸在55°C搅拌反应15小时至基本无气泡生成，以除去錫、铅，得到粗铜渣68. 96g ；
(3)所述的粗铜渣与98%硫酸以质量体积比为1:4的比例混合，150°C下反应8小时，尾气用氢氧化钠碱液吸收后可用于制备亚硫酸钠；经固液分离，得到滤渣251. 17g，滤液为残余浓酸，可循环使用；(4)滤渣与蒸馏水以质量比为1:1混合，然后过滤得到含铜溶液和黑色滤渣；含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离后得到纯度93. 84%的五水硫酸铜134. 55g ;蒸馏水可回收循环使用；
(5)黑色滤渣水洗过滤至滤液为无色，得到含铜滤液和黑色渣滓；含铜滤液经浓缩结晶得到纯度96. 83%五水硫酸铜78. 08g ；
(6)黑色渣滓于75°C烘干重12.94g，将烘干后的黑色渣滓与质量分数为50%硫酸、氯酸钾以质量比1:1:2于70°C下反应15小时，过滤后所得的含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离，得到纯度94. 10%的五水硫酸铜23. 45g。实施例2 :本电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法采用下述工艺步
骤。 (I)对电子废弃物中的废旧线路板进行预处理，使金属与非金属解离，以获得多组分金属颗粒2240g,经磁选除去磁性金属,得到非磁性金属IOOOg ；
(2)将非磁性金属颗粒以质量比为1:5的比例与质量分数为30%盐酸在60°C搅拌反应25小时至基本无气泡生成，除去锡、铅后得到粗铜渣582. 5g ；
(3)粗铜渣与质量分数70%硫酸以质量体积比为1:8的比例混合，220°C下反应12小时，尾气用氢氧化钠碱液吸收后可用于制备亚硫酸钠；经固液分离，得到滤渣2070. 40g，滤液为残余浓酸可循环使用；
(4)滤渣与蒸馏水以质量比为1:0.75混合过滤得到含铜溶液和黑色滤渣；含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离后得到纯度94. 31%的五水硫酸铜1326. 21g ;蒸馏水可回收循环使用；
(5)黑色滤渣水洗过滤至滤液为无色，得到含铜滤液和黑色渣滓；水洗得到的含铜滤液经浓缩结晶得到纯度96. 80%五水硫酸铜760. 57g ；；
(6)黑色渣滓于100°C烘干重81.56g，将烘干后的黑色渣滓与质量分数15%的硫酸、氯酸钾以质量比1:2:3于55°C下反应20小时，过滤后所得的含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离，得到纯度94. 44%的五水硫酸铜147. 83g。实施例3 :本电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法采用下述工艺步骤。(I)对电子废弃物中的废旧线路板进行预处理，使金属与非金属解离，以获得多组分金属颗粒1850g,经磁选除去磁性金属,得到非磁性金属1243g ；
(2)将非磁性金属颗粒以质量比为1:10的比例与质量分数为20%盐酸在90°C搅拌反应I小时至基本无气泡生成，除去锡、铅后得到粗铜渣651. 3g ；
(3)粗铜渣与质量分数50%硫酸以质量体积比为1:15的比例混合，室温下反应100小时，尾气用氢氧化钠碱液吸收后可用于制备亚硫酸钠；经固液分离，得到滤渣2326. 44g，滤液为残余浓酸可循环使用；
(4)滤渣与蒸馏水以质量比为1:2.5混合过滤得到含铜溶液和黑色滤渣；含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离后得到纯度94. 79%的五水硫酸铜1363. 29g ;蒸馏水可回收循环使用；
(5)黑色滤渣水洗过滤至滤液为无色，得到含铜滤液和黑色渣滓；水洗得到的含铜滤液经浓缩结晶得到纯度96. 81%五水硫酸铜763. 07g ；(6)黑色渣滓于室温下烘干重97. 94g，将烘干后的黑色渣滓与质量分数70%的硫酸、氯酸钾以质量比1:3:0. 5于10°C下反应35小时，过滤后所得的含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离，得到纯度94. 16%的五水硫酸铜177. 47g。实施例4 :本电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法采用下述工艺步骤。
(I)对电子废弃物中的废旧线路板进行预处理，使金属与非金属解离，以获得多组分金属颗粒870g,经磁选除去磁性金属,得到非磁性金属673g ； (2)将非磁性金属颗粒以质量比为1:1的比例与质量分数为25%盐酸在_5°C搅拌反应50小时至基本无气泡生成，除去锡、铅后得到粗铜渣378. 2g ；
(3)粗铜渣与质量分数60%硫酸以质量体积比为1:20的比例混合，80°C下反应50小时，尾气用氢氧化钠碱液吸收后可用于制备亚硫酸钠；经固液分离，得到滤渣1364. 17g，滤液为残余浓酸可循环使用；
(4)滤渣与蒸馏水以质量比为1:0.5混合过滤得到含铜溶液和黑色滤渣；含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离后得到纯度95. 03%的五水硫酸铜748. 93g ;蒸馏水可回收循环使用；
(5)黑色滤渣水洗过滤至滤液为无色，得到含铜滤液和黑色渣滓；水洗得到的含铜滤液经浓缩结晶得到纯度96. 82%五水硫酸铜448. 81g ；
(6)黑色渣滓于220°C烘干重68.21g，将烘干后的黑色渣滓与质量分数1%的硫酸、氯酸钾以质量比1:5:1于90°C下反应3小时，过滤后所得的含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离，得到纯度94. 29%的五水硫酸铜123. 66g。实施例5 :本电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法采用下述工艺步骤。(I)对电子废弃物中的废旧线路板进行预处理，使金属与非金属解离，以获得多组分金属颗粒320g,经磁选除去磁性金属,得到非磁性金属229g ；
(2)将非磁性金属颗粒以质量比为1:20的比例与质量分数为10%盐酸在20°C搅拌反应40小时至基本无气泡生成，除去锡、铅后得到粗铜渣122. 3g ；
(3)粗铜渣与质量分数80%硫酸以质量体积比为1:2的比例混合，338°C下反应I小时，尾气用氢氧化钠碱液吸收后可用于制备亚硫酸钠；经固液分离，得到滤渣442. 24g，滤液为残余浓酸可循环使用；
(4)滤渣与蒸馏水以质量比为1:1.5混合过滤得到含铜溶液和黑色滤渣；含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离后得到纯度96. 41%的五水硫酸铜271. 98g ;蒸馏水可回收循环使用；
(5)黑色滤渣水洗过滤至滤液为无色，得到含铜滤液和黑色渣滓；水洗得到的含铜滤液经浓缩结晶得到纯度96. 81%五水硫酸铜156. 55g ；
(6)黑色渣滓于40°C烘干重21.54g，将烘干后的黑色渣滓与质量分数35%的硫酸、氯酸钾以质量比1:4:4于_5°C下反应50小时，过滤后所得的含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离，得到纯度94. 31%的五水硫酸铜39. 03g。
权利要求
1.一种电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法，其特征在于，该方法的エ艺步骤为(I)将电子废弃物中金属与非金属解离后获得的多组分金属颗粒利用磁选除去磁性金属颗粒，得到非磁性金属颗粒； (2)将非磁性金属颗粒用盐酸在浸取，以除去锡、铅得到粗铜渣； (3)所述的粗铜渣与硫酸反应，然后经固液分离得到滤渣和残余浓酸； (4)所述的滤渣与蒸馏水混合，然后过滤得到含铜溶液和黒色滤渣；含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离后得到五水硫酸铜； (5)所述的黑色滤渣水洗、过滤至滤液为无色，得到含铜滤液和黑色渣滓；所述的含铜滤液经浓缩结晶得到五水硫酸铜； (6)所述的黑色渣滓烘干后与硫酸、氯酸钾反应，过滤后所得的含铜反应液经过浓缩结晶、固液分离后得到五水硫酸铜。
2.根据权利要求I所述的电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法，其特征在于所述步骤(2)中，非磁性金属颗粒与质量分数为10% 36%盐酸的质量比为1:1 20，所述的浸取温度为_5 90°C,浸取时间为I 50小时。
3.根据权利要求I所述的电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法，其特征在于所述步骤(3)中，粗铜渣与质量分数为50% 98%的硫酸反应，其质量体积比为1:2 20，反应温度为室温 338°C，反应时间I 100小时。
4.根据权利要求I所述的电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法，其特征在于所述步骤(4)中，滤渣与蒸馏水以质量比1:0. 5 2. 5混合。
5.根据权利要求I所述的电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法，其特征在于所述步骤(6)中，黒色渣滓于室温 220°C烘干。
6.根据权利要求I所述的电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法，其特征在于所述步骤(6)中，黑色洛滓与质量分数为1% 70%的硫酸、氯酸钾的质量比为I: I 5:0. 5 4，反应温度-5 90°C，反应时间3 50小时。
7.根据权利要求I一 6任意一项所述的电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法，其特征在于所述步骤(3)中，粗铜渣与硫酸反应产生的尾气用氢氧化钠碱液吸收后用于制备亚硫酸钠；所述的残余浓酸循环使用。
8.根据权利要求I一 6任意一项所述的电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法，其特征在于所述步骤(4)中，固液分离后得到的水经回收后循环使用。
全文摘要
本发明公开了一种电子废弃物中多组分金属制备五水硫酸铜的方法，其工艺步骤为(1)将多组分金属颗粒磁选，得到非磁性金属颗粒；(2)将非磁性金属颗粒用盐酸在浸取，得到粗铜渣；(3)所述的粗铜渣与硫酸反应，然后经固液分离得到滤渣；(4)所述的滤渣与蒸馏水混合，然后过滤得到含铜溶液和黑色滤渣；含铜溶液经过浓缩结晶、固液分离后得到五水硫酸铜；(5)所述的黑色滤渣水洗、过滤至滤液为无色，得到含铜滤液和黑色渣滓；所述的含铜滤液经浓缩结晶得到五水硫酸铜；(6)所述的黑色渣滓烘干后与硫酸、氯酸钾反应，过滤后所得的含铜反应液经过浓缩结晶、固液分离后得到五水硫酸铜。本方法具有工艺简单、适用范围广、经济环保的特点。
文档编号C01G3/10GK102838157SQ20121032273
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月4日 优先权日2012年9月4日
发明者惠建斌, 赵媛媛, 张星, 郑文婧, 杜志军, 柯春林 申请人:中国科学院唐山高新技术研究与转化中心