[發(fā)明專利]廢棄電路板多金屬混合資源中鈷元素的富集與分離方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510404211.6
• 申請(qǐng)日: 2015-07-09
• 公開（公告）號(hào): CN105039709B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何杰;王中原;陳斌;郝紅日;江鴻翔;趙九洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): C22B7/00
• 分類號(hào): C22B7/00;C22B23/00
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)雜二次有色金屬資源綜合循環(huán)再利用技術(shù)，具體為一種廢棄電路板多金屬混合資源中鈷元素的富集與分離方法，涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域中對(duì)電子廢棄物進(jìn)行回收、再生和綜合高效資源化技術(shù)，有助解決電子廢棄物對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害和緩解我國對(duì)有色金屬資源短缺的壓力。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和電子電器產(chǎn)品的更新?lián)Q代，大量廢棄電子產(chǎn)品已成為增長(zhǎng)速度最快和最難處理的一類固體廢棄物。電子廢棄物又稱電子垃圾，包括各種廢舊電腦、通信設(shè)備、家用電器、以及被淘汰的精密電子儀器儀表等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002年全球平每千人電腦擁有量約為100臺(tái)，且有不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2010年國內(nèi)電視機(jī)的社會(huì)保有量已超過3.7億臺(tái)，電腦、電冰箱和洗衣機(jī)分別超過8000萬臺(tái)、1.5億臺(tái)和1.9億臺(tái)。一般來說，電冰箱、洗衣機(jī)的平均使用壽命在8至10年，電視機(jī)平均使用壽命在4至6年，至于更新?lián)Q代更快的電腦和手機(jī)的淘汰周期在1至3年，尤其是手機(jī)甚至更短。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署估計(jì)，全球每年產(chǎn)生約4000～6000萬噸電子垃圾，其中美國和歐洲分別約占1/3和1/4。我國是僅次于美國的第二大電子廢棄物生產(chǎn)國。此外，國外的電子垃圾源源不斷涌向我國。據(jù)報(bào)道，全球90％的“電子垃圾”進(jìn)入亞洲，其中約80％進(jìn)入了中國大陸。在各類電子廢棄物中，其中廢棄電路板平均約占總量的4％。然而，在被淘汰或更新率高的平板電腦、筆記本電腦、手機(jī)等電子產(chǎn)品中，電路板所占比例高達(dá)40％。

作為電子廢棄物的重要組成部件，廢棄電路板(WCB)卻蘊(yùn)含著大量的金屬資源，金屬約占電路板總重量的40％。按重量百分比計(jì)，廢棄電路板多金屬復(fù)雜混合物中包含有0.5～6.0％鋁、1％～2.5％硅、0.1％～1.0％鉻、0.05％～1.0％錳、5.0％～10％鐵、0.05％～1.0％鈷、1.5％～3.0％鎳、60％～80％銅、0.5％～1.5％鋅、0.05％～0.1％銀、0.05％～1.0％鎘、5.0％～8.0％錫、0.5％～1.0％銻、0.05％～0.1％金、2.0％～5.0％鉛、0.5％～1.0％鉍等金屬元素。可見，廢棄電路板中蘊(yùn)含的金屬是天然礦藏的幾十倍甚至幾百倍，它們既是危害環(huán)境的垃圾，又是寶貴的資源。

廢棄電路板中金屬資源的回收處理技術(shù)主要分為機(jī)械物理處理、濕法冶金、生物冶金、火法冶金等或幾種處理技術(shù)相結(jié)合：

①機(jī)械物理處理(《印刷電路板的粉碎分離回收工藝及其所用設(shè)備》，參見中國發(fā)明專利(專利99102862.7，公開號(hào)CN1238244A)；《廢舊電路板的破碎及高壓靜電分離方法》，參見中國發(fā)明專利(專利號(hào)200510023785.5，公開號(hào)CN1313208A)；《廢棄電路板中金屬富集體的物理回收工藝》，參見中國發(fā)明專利(專利號(hào)200410014582.5，公開號(hào)CN1563440A))。該方法是采用機(jī)械設(shè)備先將廢棄線路板粉碎成顆粒，然后再利用各組分物性(如：密度、導(dǎo)電性等)差異，實(shí)現(xiàn)金屬與非金屬的分離。利用機(jī)械物理處理法，廢棄電路板中95％以上的金屬物質(zhì)可以得到回收。但是，分離的金屬是多種金屬元素混合在一起的復(fù)雜二次金屬資源，必須對(duì)多金屬混合物進(jìn)行分離與循環(huán)再利用，才能實(shí)現(xiàn)金屬資源化。

②濕法冶金(《分離回收廢棄電路板多金屬富集粉中有價(jià)金屬的方法》，參見中國發(fā)明專利(專利號(hào)201210267821.2，公開號(hào)CN102747229A)；《一種選擇性浸出分離廢棄電路板中錫、鉛和銅的方法》，參見中國發(fā)明專利(專利號(hào)200910082443.9，公開號(hào)CN101864519A))。該方法是將廢棄電路板置于強(qiáng)酸溶液中，金屬物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而溶解，然后從溶液中回收金屬元素。然而，該方法對(duì)部分金屬的浸出效率低、作用有限，尤其是被包裹在陶瓷中的金屬元素?zé)o法回收；該技術(shù)尤其不足之處是，化學(xué)試劑消耗量大，同時(shí)產(chǎn)生大量含有腐蝕性和毒性以及重金屬離子的廢液和廢渣，極易造成二次污染。

③生物冶金(《聯(lián)合物理分離和生物浸出的廢棄電路板貴金屬回收方法》，參見中國發(fā)明專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?01310262065.9，公開號(hào)CN103320618A)；《廢棄電路板中銅回收系統(tǒng)》，參見中國實(shí)用新型專利(專利號(hào)201220074426.8，公開號(hào)CN202519343U)；《生物濕法冶金技術(shù)回收廢棄線路板中有價(jià)金屬的研究進(jìn)展》，有色金屬科學(xué)與工程，2013年1期)。該技術(shù)是利用某種微生物或其代謝產(chǎn)物與廢棄電路板中的金屬元素相互作用，產(chǎn)生氧化、還原、吸附、溶解等反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)廢棄電路板中金屬元素的回收，但由于目前已知菌種有限，且不易工業(yè)化放大培養(yǎng)，金屬的浸出速度較慢，回收過程的生產(chǎn)周期過長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。