废旧手机电路板无氰湿法提取稀贵金属技术研究
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废旧手机电路板无氰湿法提取稀贵金属技术研究
摘要:废弃手机中蕴含多种稀贵金属,具有极高回收价值。本工艺从低毒、绿
色环保角度出发,根据目前行业情况及现有提取方法以氰化物、氮氧化物、王水
等为主要提取剂的缺点,通过对手机元器件破碎、粉碎、分选和提取药剂的系统
研究,开发了一种低毒的金、银、钯、锡和铜等金属的湿法提取工艺,采用分类
处理方式提取其中的稀贵金属。研究结果表明:金、银、钯回收率达到98%以上,各个工艺单元不产生氮氧化物、二氧化硫等国家严格进行总量控制的污染物,浸
出和提取废液经过简单处理可以循环利用,提高清水的重复利用率,减少废水排放,从源头上减少环境污染。
关键词:废弃手机电路板;稀贵金属;湿法冶金
1 前言
手机中贵金属含量较高,废旧手机最具有回收价值的是电路板中贵金属,研究开发贵金
属绿色环保提取工艺;废旧手机处理过程中如何防止二次污染环境问题;废旧手机拆解和贵
金属回收成套处理装备的研究和产业化问题,以及废旧手机的全组分利用和高值化利用等就
显得尤为重要和迫切[1~2]。
2 基本原理及工艺流程
2.1 基本原理
通过对手机电路板元器件中贵金属的种类和含量的分析和检测,将废旧手机电路板分为
元器件和光板(脱掉芯片和贴片元器件)两部分,分别进行处理,IC芯片和元器件采用湿法
冶金工艺,其基本原理是将芯片和元器件破碎后置于水溶液介质(酸性、碱性溶液)中,再
利用化学作用将目标金属提取出来的过程,工艺流程主要包括:通过浸出的方式将金属离子
浸入到浸出液中,而非金属物质仍存于浸出渣内,再对浸出液进行净化、沉淀、溶剂萃取、
离子交换、置换、过滤及蒸发等过程获得目标金属,光板采用湿法剥金富集工艺,采用适合
剥离剂将底层基材铜、镍溶解,基材上的镀金层剥离,然后富集回收。本工艺具有主要金属
和伴生金属的回收率更高、能耗更少、绿色环保、生产过程易实现自动化等优点。
2.2 工艺流程
3 实验结果分析
3.1 芯片和元器件的粉碎和球磨的工艺实验
将性质不同的IC芯片和陶瓷贴片元器件分类处理,脆性的陶瓷贴片元器件采用挤压式
的破碎机初碎,IC芯片采用剪切式的破碎机进行初碎,然后放入球磨机中研磨成料浆,然后
进行金属浸出实验。脱掉芯片和元器件的光板进行剥金实验。处理工艺如下:
(1)拆解:首先把废旧手机印刷电路板上的电子元件拆除,分类收集,IC芯片和贴片
元件分别收集,备用待粉碎,去掉元器件的光板备用进行剥金回收处理;
(2)破碎:取IC芯片和元器件放入高速万能粉碎机内进行粉碎实验,依次对原料进行
不同粉碎时间的实验,然后用标准筛进行筛分,对各个粉碎时间下的粉碎料进行称量,得到
其质量,通过的质量百分数达到95%即可满足下一步球磨工序对进料颗粒度的要求,从而确
定最佳破碎时间。
实验表明,随着粉碎时间的延长,通过标准筛的粉体质量百分数越来越大,5min-8 min
内粉体质量百分数变化不大,都大于95%,故粉碎5min即可达到工艺要求。
采用立式球磨机将上述IC芯片和元器件粉末研磨成料浆,为后续的金属浸出提取创造
条件,通过调整料浆浓度确定所需要的时间,达到金属和非金属完全分离的目的;料浆浓度
达到25%时,所需时间最少,随着料浆浓度的增加,研磨时间变长。
3.2 锡浸出工艺实验
采用无机酸作为活化剂,采用置换方法将金属锡离子化过滤和其它金属分离,利用锡离
子的水解沉淀性质提取锡。将经过粉碎和球磨的芯片和元器件放入浸锡液中进行浸锡处理。
考察浸锡液酸度、固液比、浸出温度、浸出时间对锡浸出率的影响,确定适宜的浸出工艺条件。
由于Sn2+在水溶液中很不稳定,硫酸亚锡很容易发生水解反应,调整锡浸出液的PH值,向溶液中加入适宜的氧化剂将Sn2+氧化成Sn4+,使Sn4+以锡酸的形式析出,过滤即可固液
分离。
3.3铜银浸出工序工艺实验
经过锡浸出提取工序以后,滤渣采用硫酸和催化剂浸出铜和银,然后添加氯化钠将银沉
淀然后过滤和铜离子分离,再将含铜滤液加入沉铜剂回收铜。考察硫酸酸度、固液比、浸出
温度、浸出时间和催化剂的理论过量系数,确定适宜的工艺参数。
3.4 金钯无氰浸出及还原工艺实验
元器件及芯片经过去除锡、铜等贱金属和贵金属银以后,采用氯酸钠在酸性条件下的氯
化法浸出金、钯,将浸出液过滤进行固液分离,再选择具有选择性的金还原剂,将液体中的
金离子还原过滤分离回收,再用锌粉将溶液中的钯离子置换回收,废液循环利用。通过实验
确定浸金液的工艺条件。
由于草酸的选择性好,草酸还原金时,溶液中的Pt、Pd不易被还原;而亚硫酸钠还原
金的速率快,产品纯度高;亚硫酸氢钠还原金时,金粉容易沉淀。本文选择草酸、亚硫酸钠
和亚硫酸氢钠还原剂作对比试验。
实验表明,用亚硫酸钠和亚硫酸氢钠还原,还原温度低,还原时间短,反应进行完全,
需要在较高的酸度下还原金;用草酸还原,酸度较低,欲使反应完全,须在较高温度下进行,草酸能够选择性还原金,且还原金的纯度高,达到国标二级标准。
4 结论
(1)本工艺研发了低毒环保的浸出药剂,采用分部法选择性浸出锡、铜银、金钯,然
后分别进行还原提取,金、银、钯回收率达到98%以上,各个工艺单元不产生氮氧化物、二
氧化硫等国家严格进行总量控制的污染物,从源头上减少环境污染;
(2)废手机电路板光板采用湿法剥金富集和短流程提取,依次对底层铜、镍材料进行
金箔片剥离、富集和熔炼处理,得到纯度较高的金属金;