專利名稱：一種從廢棄線路板中回收高純銅的電解裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及廢棄線路板回收利用的電解裝置及其方法，具體地說是用一種懸浮電解結(jié)合離子選擇通過的方法從廢舊線路板中一步回收得到高純銅。
背景技術(shù)：
:由于廢舊線路板中含有大量的有價金屬，所以線路板中有價金屬的回收成為一個熱門的課題。在廢舊線路板中銅的平均含量在24%左右，銅作為一種具有良好導(dǎo)電、導(dǎo)熱性的金屬，被應(yīng)用到各個行業(yè)。但隨著近代半導(dǎo)體工業(yè)的迅速發(fā)展，超高純銅的應(yīng)用被廣泛重視。如果銅的純度可以達到5N (99.999 %)或更高的6N (99.9999 %)，把這種高純銅銅應(yīng)用于音響器材的集成電路，制作音響電纜，將大大提高聲音的保真度；制作半導(dǎo)體的黃金粘接線也可以用這種純度的銅替代，可以節(jié)約成本；超高純銅的軟化溫度低、展性良好，可以很容易地拉制成0 2(^111 3(^111的細絲。6N高純銅板可直接作為添加元素應(yīng)用于航空，宇宙原子工業(yè)的超合金，及新合金的開發(fā)，以及分析標準試料；也可通過機械加工工藝制備成高純銅箔，用于原子反應(yīng)堆屏蔽材料?，F(xiàn)如今，制備超高純銅的主要方法有電解精煉法、區(qū)熔精煉、陰離子交換法。電解精煉法普遍用4N級純度的銅為陽極，經(jīng)過兩次或三次再電解，達到6N級超高純銅。區(qū)熔精煉應(yīng)用物理過程，利用金屬的凝固點降低雜質(zhì)，通常精煉過程需要區(qū)熔8次以上。陰離子交換法通過離子交換，除去銅溶液中的雜質(zhì)離子，蒸干溶液得到銅鹽，再進行還原，銅的純度達到6N。本實驗以廢舊印刷線路板制得的金屬粉為原料，所用的原料純度低，通過一次電解，可以得到5N級純度的銅。相比上述的3種方法，操作簡單，加入化學藥品少，沒有高耗能工序，節(jié)約能源，方便管理，可以一次性得到較高純度的銅。當前，廢棄線路板中回收銅的流程主要包括以下步驟:1)破碎，2)風選/磁選，3)懸浮電解，4)反復(fù)電解精煉最終得到純度較高的銅。該處理流程的關(guān)鍵步驟是反復(fù)電解，提高銅產(chǎn)品的純度。如此做電能消耗巨大，因此需要尋找一種流程相對短，節(jié)約能源的回收方法。由于線路板破碎篩選所得到的金屬粉末含有多種金屬，如鐵、錫、鋅、金、鉬、鈀等，在電解過程中除銅以外的部分金屬會溶解進入電解質(zhì)溶液，在陰極與銅離子共析從而降低了銅產(chǎn)品的純度。如能在電解過程中，在陰極與陽極之間加入一種選擇透過的裝置，使得只允許銅離子經(jīng)過，這樣就大大提高了一步電解所得同產(chǎn)品的純度。這樣可以大大減少銅精煉的次數(shù)，有效地節(jié)約資源，降低能耗，對社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明目的在于一步電解回收得到高純銅的電解裝置及其方法。一種從廢棄線路板中回收高純銅的電解裝置，其特征在于電解裝置分為三大部分:陽極室，選擇透過室、陰極室；其中陽極室中的陽極由陽極藍內(nèi)置于防酸堿濾布中配合組成；選擇透過室兩側(cè)用帶孔的PVC板中間夾陽離子交 換膜來密封，與陰極室和陽極室隔開；陰極室中設(shè)有不銹鋼棒；在每個室均設(shè)有攪拌裝置。
本發(fā)明公開了一種利用選擇電解體系從廢棄線路板中回收銅的方法，其特征在于所述工藝步驟包括:I)對線路板進行破碎分離，得到金屬粉末。2)將金屬粉末置于陽極藍105中，配制陽極室電解液加入到陽極室106中，配制有機液加入到選擇透過室108中，配制陰極液加入到陰極室101當中，其中三室之間用陽離子交換膜109隔開，陽極采用鈦合金陽極藍105，并且陽極藍外層用濾布104包裹，陰極采用不銹鋼棒102。3)電解回收銅，電解槽電壓為13V，電流為2.55A，在三個室中分別加入一對磁子107進行攪拌。進一步，所述步驟2)所用的陽極室電解液為用pH值為4的H2SO4配制得到的40-50g/L CuS04、45-50mg/L NaCl 的 H2SO4 介質(zhì)溶液。進一步，所述步驟2)所用配的陰極室電解液成分為:5-15g/L CuS04、45_50mg/LNaCl、3mol/L 的 H2S04。進一步，所述步驟2)所用配的選擇透過室有機相成分為:銅效萃取劑CP-150與磺化煤油混合的有機相，其中CP-150與磺化煤油體積比為4:1到3:1的有機相。本發(fā)明中所用的原料廢舊的線路板，通過破碎篩選、特殊電解系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)了一步從廢舊線路板中回收出高純銅，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:1.本發(fā)明一步電解可以得到99.999%以上的高純銅2.本發(fā)明省去反復(fù)電解的步驟，節(jié)省能源。


:圖1為本發(fā)明實驗裝置圖以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步描述。
具體實施方式
:電解裝置分為三大部分:陽極室106，選擇透過室108、陰極室101。其中陽極室中的陽極由陽極藍105與防酸堿濾布104配合組成；選擇透過室108兩側(cè)用帶孔的PVC板103中間夾陽離子交換膜109來密封，與陰極室和陽極室隔開；陰極室中設(shè)有不銹鋼棒102 ;在每個室均設(shè)有攪拌裝置。實施例11.線路板破碎與風選:根據(jù)工藝流程，取5kg廢棄線路板進行破碎、風選，最終得到Ikg的金屬粉末。2.原料及設(shè)備的清洗:將金屬粉末依次用75%的酒精和超純水浸泡洗滌3次，最后在30°C的干燥箱中恒溫烘干。將陽極藍105、濾布104、不銹鋼陰極102、三室101/108/106、攪拌磁子107用超純水清洗3次并在30°C的干燥箱中恒溫烘干。3.電解液及選擇透過液的制備:(I)陽極液的配制:取50g CuS04、50mgNaCl用pH值為4的H2SO4溶解在燒杯中，并將溶液轉(zhuǎn)移至IL的容量瓶中，用pH值為4的H2SO4定容得到成分為50g/L CuS04、50mg/L NaCl的陽極室電解液。(2)陰極室電解液:取15g CuSO4'50mgNaCl用3mol/L的H2SO4溶解在燒杯中，并將溶液轉(zhuǎn)移至IL的容量瓶中，用3mol/LH2SO4的定容得到成分為15g/L CuSO4,50mg/L NaCl的陽極室電解液。(3)選擇透過相的制備:CP-150與磺化煤油按體積比4:1混合，作為選擇透過相。4.三室中分別加入對應(yīng)溶液，在陽極藍中放入200g金屬粉末，接通電源，調(diào)節(jié)電壓為13V，電流為2.55A。電解24小時，陰極得到158.263g銅。5.用⑶-MS表征產(chǎn)品純度為99.99933%。實施例21.線路板破碎與風選:根據(jù)工藝流程，取5kg廢棄線路板進行破碎、風選，最終得到Ikg的金屬粉末。2.原料及設(shè)備的清洗:將金屬粉末依次用75%的酒精和超純水浸泡洗滌3次，最后在30°C的干燥箱中恒溫烘干。將陽極藍105、濾布104、不銹鋼陰極102、三室101/108/106、攪拌磁子107用超純水清洗3次并在30°C的干燥箱中恒溫烘干。3.電解液及選擇透過液的制備:(I)陽極液的配制:取40g CuS04、45mgNaCl用pH值為4的H2SO4溶解 在燒杯中，并將溶液轉(zhuǎn)移至IL的容量瓶中，用pH值為4的H2SO4定容得到成分為40g/L CuSO4,45mg/L NaCl的陽極室電解液。(2)陰極室電解液:取5g CuSO4,45mgNaCl用3mol/L的H2SO4溶解在燒杯中，并將溶液轉(zhuǎn)移至IL的容量瓶中，用3mol/LH2SO4的定容得到成分為5g/L CuSO4,45mg/L NaCl的陽極室電解液。(3)選擇透過相的制備:CP-150與磺化煤油按體積比為3:1混合，作為選擇透過相。4.三室中分別加入對應(yīng)溶液，在陽極藍中放入200g金屬粉末，接通電源，調(diào)節(jié)電壓為13V，電流為2.55A。電解24小時，陰極得到130.113g銅。5.用⑶-MS表征產(chǎn)品純度為99.99904%。實施例31.線路板破碎與風選:根據(jù)工藝流程，取5kg廢棄線路板進行破碎、風選，最終得到Ikg的金屬粉末。2.原料及設(shè)備的清洗:將金屬粉末依次用75%的酒精和超純水浸泡洗滌3次，最后在30°C的干燥箱中恒溫烘干。將陽極藍105、濾布104、不銹鋼陰極102、三室101/108/106、攪拌磁子107用超純水清洗3次并在30°C的干燥箱中恒溫烘干。3.電解液及選擇透過液的制備:(I)陽極液的配制:取45CuS04、47.5mgNaCl用pH值為4的H2SO4溶解在燒杯中，并將溶液轉(zhuǎn)移至IL的容量瓶中，用pH值為4的H2SO4定容得到成分為45L CuSO4、47.5mg/L NaCl的陽極室電解液。(2)陰極室電解液:取IOg CuSO4'47.5mgNaCl用3mol/L的H2SO4溶解在燒杯中，并將溶液轉(zhuǎn)移至IL的容量瓶中，用3mol/LH2SO4的定容得到成分為10g/L CuSO4,47.5mg/L NaCl的陽極室電解液。(3)選擇透過相的制備:CP-150與磺化煤油按體積比為7:2混合，作為選擇透過相。4.三室中分別加入對應(yīng)溶液，在陽極藍中放入200g金屬粉末，接通電源，調(diào)節(jié)電壓為13V，電流為2.55A。電解24小時，陰極得到124.005g銅。5.用⑶-MS表征產(chǎn)品純度為99.99935%。
權(quán)利要求
1.一種從廢棄線路板中回收高純銅的電解裝置，其特征在于電解裝置分為三大部分:陽極室，選擇透過室、陰極室；其中陽極室中的陽極由陽極藍內(nèi)置于防酸堿濾布中配合組成；選擇透過室兩側(cè)用帶孔的PVC板中間夾陽離子交換膜來密封，與陰極室和陽極室隔開；陰極室中設(shè)有不銹鋼棒；在每個室均設(shè)有攪拌裝置。
2.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的一種從廢棄線路板中回收高純銅的電解裝置的方法，其特征在于: 對線路板進行破碎分離，得到金屬粉末；將金屬粉末置于陽極藍中；在電解過程中，陽極室中電解質(zhì)溶液的成分為40-50g/L CuSO4、45-50mg/L NaCl,并用pH為4的H2SO4溶液配制；選擇透過室為CP-150與磺化煤油體積比為4:1-3:1的有機相；陰極室電解質(zhì)成分為:5-15g/L的CuSO4和45-50mg/L的NaCl，并用3mol/L的H2SO4配制；在室溫下電解，一步得到純度為99.999%以 上的銅。
全文摘要
一種從廢棄線路板中回收高純銅電解裝置及其方法，屬于有色冶金技術(shù)領(lǐng)域。由于在陽極金屬粉末中含有大量的Fe、Zn、Mg、Sn、Sb等雜質(zhì)，在陽極銅放電的同時這些較為活潑的金屬也會放點進入溶液，導(dǎo)致部分離子在陰極與銅離子一起放電在陰極析出，從而影響銅產(chǎn)品的純度。所以在點解過程種，在陽極與陰極之間增加一個選擇透過層，對銅離子進行選擇通過，從而提高銅產(chǎn)品的純度。其具體做法是利用萃取劑CP-150對銅離子具有較好的選擇性，使得萃取層的陽極室一邊發(fā)生萃取過程，陰極室一邊發(fā)生反萃過程，總體看來，只有銅離子從陽極運動到了陰極，同時保證了整個電解裝置的導(dǎo)電性。
文檔編號C25C1/12GK103194769SQ20131014169
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者席曉麗, 聶祚仁, 張龍, 張力文, 邱立新 申請人:北京工業(yè)大學