一種廢棄印刷線路板中金屬的回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子廢物資源化處理和有價金屬回收領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廢棄印刷線路板中金屬的回收方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代導(dǎo)致了大量電子垃圾的產(chǎn)生。印刷線路板是電子電器產(chǎn)品的基本構(gòu)件，廣泛存在于各種電子產(chǎn)品中。因此，隨著電子垃圾的增多而被淘汰的廢棄印刷線路板(Waste Printed Circuit Boards, WPCBs)的處理成為人們關(guān)注的焦點。廢棄印刷線路板成分復(fù)雜，含有大量致癌致畸物質(zhì)。這些物質(zhì)如果處理不當(dāng)，對環(huán)境和人體的健康危害極大。但是從資源回收方面來說，印刷線路板中有大量再生資源，主要是金屬、橡膠、塑料和玻璃纖維等。尤其來說，廢舊印刷版中含有約40%的金屬，含量比一般的礦石品位高的多。對廢棄印刷線路板中的金屬進行有效的回收利用，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟價值，在減少環(huán)境污染的同時還可以促進廢棄印刷線路板中的資源化循環(huán)利用。
[0003]目前，國內(nèi)外對廢棄印刷線路板的資源化處理方法大致可分為機械法、火法冶金、濕法冶金和生物法。但是這些方法生產(chǎn)周期長，產(chǎn)生的廢液，廢氣的處理問題也急需解決。因此，如何綠色高效的分離廢棄印刷線路板中的金屬和非金屬是今后的研究重點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種廢棄印刷線路板中金屬的回收方法，為實現(xiàn)廢棄印刷線路板中金屬和非金屬的分離提供一種新的方法，直接使用礦漿電解對廢棄印刷線路板進行電解處理回收金屬，實現(xiàn)資源回收的經(jīng)濟利益最大化。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種廢棄印刷線路板中金屬的回收方法，包括如下步驟:
[0007]步驟1、將廢棄印刷線路板經(jīng)機械破碎后所得的樣品加入到電解反應(yīng)器的陽極槽中，同時向電解反應(yīng)器中加入由硫酸銅、氯化鈉、硫酸和去離子水組成的電解液；
[0008]步驟2、向陽極槽中通入臭氧，同時進行攪拌，然后，接通電源，進行電解；
[0009]步驟3、電解反應(yīng)完成之后，收集陰極表面富集和沉積下來的金屬粉末，經(jīng)洗滌烘干，即得回收金屬。
[0010]本發(fā)明的特點還在于，所用電解液由如下含量的組分組成:硫酸銅為10_50g/L，氯化鈉為10_80g/L，硫酸為110_180g/L，其余為去離子水。
[0011]本發(fā)明的特點還在于，在步驟2中，電解操作條件如下:電流密度為0.005?0.015A/cm2,電解時間為I?9h，電解液溫度為25°C。
[0012]本發(fā)明的特點還在于，在步驟2中，臭氧的進氣量為1.0?2.0L/min，攪拌速率為260 ?320r/min。
[0013]本發(fā)明的特點還在于，電解反應(yīng)器以石墨棒為陽極，以鈦網(wǎng)為陰極，鈦網(wǎng)為圓柱形結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明的特點還在于，在步驟3中，洗滌是先用去離子水洗滌，再用乙醇水溶液洗滌；烘干是于50°C進行。
[0015]本發(fā)明的特點還在于，所用電解反應(yīng)器的陽極和陰極之間用玻璃砂芯或耐酸濾布隔開，石墨棒與玻璃砂芯構(gòu)成陽極槽，陽極槽連接有用于通入臭氧的臭氧源。
[0016]本發(fā)明的有益效果如下:
[0017]本發(fā)明采用礦漿電解的方法回收廢棄印刷線路板中的金屬，可實現(xiàn)金屬和非金屬的快速分離，可以有效回收金屬，金屬回收率可達85%以上，最高可達96.51%，是一個操作簡便、綠色高效的環(huán)境友好型處理方法。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明了，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)闡述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]本發(fā)明實施例一種廢棄印刷線路板中金屬的回收方法，包括如下步驟:
[0020]步驟1、將廢棄印刷線路板經(jīng)機械破碎后所得的樣品加入到電解反應(yīng)器的陽極槽中，同時向電解反應(yīng)器中加入由硫酸銅、氯化鈉、硫酸和去離子水組成的電解液；
[0021 ] 步驟2、向陽極槽中通入臭氧，同時進行攪拌，然后，接通電源，進行電解；
[0022]步驟3、電解反應(yīng)完成之后，收集陰極表面富集和沉積下來的金屬粉末，經(jīng)洗滌烘干，即得回收金屬。
[0023]在本發(fā)明實施例中，所用電解液由如下含量的組分組成:硫酸銅為10_50g/L，氯化鈉為10_80g/L，硫酸為110_180g/L，其余為去離子水。
[0024]在本發(fā)明實施例中，在步驟2中，電解操作條件如下:電流密度為0.005?0.015A/cm2,電解時間為I?9h，電解液溫度為25°C。
[0025]在本發(fā)明實施例中，在步驟2中，臭氧的進氣量為1.0?2.0L/min，攪拌速率為260 ?320r/min。
[0026]在本發(fā)明實施例中，電解反應(yīng)器以石墨棒為陽極，以鈦網(wǎng)為陰極，鈦網(wǎng)為圓柱形結(jié)構(gòu)。
[0027]在本發(fā)明實施例中，在步驟3中，洗滌是先用去離子水洗滌，再用乙醇水溶液洗滌；烘干是于50°C進行。
[0028]在本發(fā)明實施例中，所用電解反應(yīng)器的陽極和陰極之間用玻璃砂芯或耐酸濾布隔開，玻璃砂芯為圓柱型，石墨棒與玻璃砂芯構(gòu)成陽極槽，陽極槽連接有用于通入臭氧的臭氧源。
[0029]本發(fā)明采用礦漿電解的方法回收廢棄印刷線路板中的金屬，可實現(xiàn)金屬和非金屬的快速分離，可以有效回收金屬，金屬回收率可達96.51%，是一個操作簡便、綠色高效的環(huán)境友好型處理方法。
[0030]還需要特別指出的是:
[0031]1.本發(fā)明實施例廢棄印刷線路板中金屬的回收方法，電解過程中，選用石墨棒和鈦網(wǎng)分別作為陽極和陰極，其中，選用石墨棒為陽極，可以利用石墨的孔隙結(jié)構(gòu)有效增大陽極與電解液和WPCBs樣品的接觸面積，選用鈦網(wǎng)為陰極，首先是有效增大了陰極與電解液的接觸面積，并且鈦網(wǎng)的結(jié)構(gòu)使得沉積在鈦網(wǎng)的金屬與鈦網(wǎng)之間的附著力較小便于回收金屬。但需要指出的是，此類電解行為的陽極與陰極選擇并不僅限定于選定石墨棒和鈦網(wǎng)。
[0032]2.在電解過程中，本發(fā)明選用由硫酸銅、氯化鈉、硫酸和去離子水組成的電解液，電解液選用氯鹽介質(zhì)，具體的，本實施例在反應(yīng)中選擇氯化鈉，這是由于一般金屬氯化物的溶解度大，并且Cl對電極過程具有活化作用，而硫酸銅和硫酸的組合能夠獲得較好的電解效果。
[0033]3.在本實施例中的電解過程中，選擇通入臭氧來增加陽極的氧化效果。首先，臭氧本身具有良好的氧化效果，可以有效增加銅的溶解率，同時臭氧氣體的通入可以使WPCBs在陽極槽中呈懸浮狀態(tài)，從而有效增大接觸面積。本次電解中，臭氧的通入量為1.2-2L/min，這是由于在這個范圍內(nèi)的氣體流量在實現(xiàn)較好的氧化效果之外，恰好使得陽極槽內(nèi)的WPCBs處于懸浮狀態(tài)，若氣體流量太大會使陽極槽內(nèi)反應(yīng)過于劇烈有液體濺出。但是此類反應(yīng)也不僅限定于通入臭氧，也可通過加入雙氧水來促進氧化反應(yīng)的進行。
[0034]實施例1:
[0035]將購自某廢舊家電回收站的廢棄印刷線路板(WPCBs)樣品進行機械處理，即進行破碎處理，可采用粉碎機進行破碎，將廢棄印刷線路板破碎成粒徑小于1_的碎片，然后將WPCBs樣品于105°C干燥24h后保存?zhèn)溆谩Ｈ『娓珊蟮腤PCBs樣品碎片和配制的電解液按照質(zhì)量體積比3: 100 (g/L)加入到電解反應(yīng)器中，在本實施例中，稱取烘干后的WPCBs樣品碎片3g，加入到電解反應(yīng)器的陽極槽中，所用電解反應(yīng)器是以石墨棒為陽極，以鈦網(wǎng)為陰極，鈦網(wǎng)為圓柱形結(jié)構(gòu)。作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)選方案，所用電解反應(yīng)器的陽極和陰極之間可用玻璃砂芯隔開，玻璃砂芯為圓柱型，玻璃砂芯用于隔開WPCBs和回收所得金屬，也可用耐酸的濾布進行替代，石墨棒與玻璃砂芯構(gòu)成陽極槽，陽極槽連接有用于通入臭氧的臭氧源，其中臭氧源為臭氧發(fā)生器。同時向電解反應(yīng)器中加入由硫酸銅、氯化鈉、硫酸和去離子水配制而成的電解液lOOmL，所用電解液組成為CuSO4.5H20 (20g/L)+NaCl (30g/L) +H2SO4 (140g/L)，電解液的配置步驟為:將稱取好的CuSO4.5H20和NaCl充分溶解后，加入所需量H2SO4，最后定容至10mL;陽極槽與臭氧源(臭氧發(fā)生器)連接后，向陽極槽中通入臭氧，進氣量:1.5L/min，同時使用機械攪拌設(shè)備進行攪拌，轉(zhuǎn)速:280r/min，然后接通電源進行電解，電解操作條件如下:電流密度為0.ΟΙΟΑ/cm2,電解時間為6h，電解液溫度為25°C。電解反應(yīng)完成，取出石墨棒和鈦網(wǎng)，收集陰極鈦網(wǎng)表面和陰極沉積下來的金屬以及陽極反應(yīng)后的WPCBs殘渣，分別依次用去離子水和30 % (v/v)乙醇水溶液洗滌所得產(chǎn)品，50 V烘干后稱量，然后將所得產(chǎn)品充分消解，計算可得金屬回收率為87.33%，說明有效的分離了金屬和非金屬。
[0036]在上面實施例中，進行電解所用的是直徑7.5cm的電解反應(yīng)器，電解反應(yīng)器所用鈦網(wǎng)為圓柱形結(jié)構(gòu)，直徑6.5cm，鈦網(wǎng)孔洞為邊長0.5cm的菱形結(jié)構(gòu)，玻璃砂芯為圓柱型，直徑4cm。本實施例所用電解反應(yīng)器雖為圓形電解反應(yīng)器，但本發(fā)明并不限于此圓形電解反應(yīng)器，還可以是其他形式的電解反應(yīng)器。
[0037]實施例2:
[0038]將購自某廢舊家電回收站的廢棄印刷線路板(WPCBs)樣品進行機械處理，即進行破碎處理，可采用粉碎機進行破碎，將廢棄印刷線路板破碎成粒徑小于1_的碎片，然后將WPCBs樣品于105°C干燥24h后保存?zhèn)溆?。取烘干后的WPCBs樣品碎片和配制的電解液按照質(zhì)量體積比3: 100 (g/L)加入到電解反應(yīng)器中，在本實施例中，稱取烘干后的WPCBs樣品碎片3g，加入到電解反應(yīng)器的陽極槽中，所用電解反應(yīng)器是以石墨棒為陽極，以鈦網(wǎng)為陰極，鈦網(wǎng)為圓柱形結(jié)構(gòu)。作為本發(fā)明實施例的一優(yōu)選方案，所用電解反應(yīng)器的陽極和陰極之間可用玻璃砂芯隔開，玻璃砂芯為圓柱型，玻璃砂芯用于隔開WPCBs和回收所得金屬，也可用耐酸的濾布進行替代，石墨棒與玻璃砂芯構(gòu)成陽極槽，陽極槽連接有用于通入臭氧的臭氧源，其中臭氧源為臭氧發(fā)生器。同時向電解反應(yīng)器中加入由硫酸銅、氯化鈉、硫酸和去離子水配制而成的電解液lOOmL，所用電解液組成為CuSO4.5H20 (50g/L)+NaCl (60