[發明專利]一種廢舊線路板多金屬粉末的選冶聯合處理方法

有效

• 申請號: 201610867410.5
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106381391B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 劉偉鋒;傅新欣;鄧循博;楊天足;張杜超;陳霖
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B25/06;C22B15/00
• 代理公司: 中南大學專利中心43200
• 代理人: 胡燕瑜

技術領域

本發明涉及有色冶金領域中選礦和冶金過程，特別是采用化學選礦與火法熔煉相結合的聯合方式處理廢線路板多金屬粉末的冶金方法。

背景技術

近年來，電子電器行業飛速發展，相對應的廢舊電子電器設備(waste electric and electronic equipments or e-wate,WEEE)已經成為世界上增長最快的城市礦產資源。據報道，2013年全球電子廢棄物產生量為3980萬噸，2014年上升至4180萬噸，預計2018年可達到5000萬噸，并將保持每年約200萬噸的高速增長，UN估計全球的年產量是2000~5000萬噸，根據估計美國在1997年至2007年間有500百萬臺計算機被報廢，2010年底在日本有610百萬臺計算機被淘汰！統計數據顯示，在中國產出的電子廢棄物每年高達1.1百萬噸以上，主要來自于制造業、報廢家電和從發達國家進口報廢家電。這些廢舊電子電器設備的核心部件是廢舊線路板（PCB，Printed Circuit Board），雖然PCB重量僅占WEEE的3%，但是含有大量的有價金屬，這使得廢舊電子電器設備的回收變得有利可圖。同時，線路板中又夾雜大量復雜的有毒物質，其的回收利用必須謹慎對待！

廢舊線路板主要來源有兩方面，一方面線路板加工過程產生的邊角廢料，線路板生產過程中大約產出30～50%的廢料，另一方面是廢舊電子電器設備拆解下來的線路板，如家用電器、電腦、電視和電話中線路板所占的比例分別為23%、7%和11%。廢印刷線路板主要含有金屬、塑料和惰性氧化物共三大類組份，各組分重量大約占線路板總重的40%、30%和30%。金屬類組分主要有Cu（20%）、Ni（2%）、Pb（2%）、Sn（4%）、Zn（1%）、Al（6%）、Fe（8%）、Au、Ag、Pt和Pd等元素，各金屬含量根據電路板種類不同略有變化。有機物有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、酚樹脂和聚碳酸酯等，惰性氧化物有二氧化硅和三氧化二鋁等，可以看出，廢舊印刷線路板具有很高的回收價值。在原生礦產資源日趨枯竭的今天，將廢棄電路板作為二次資源環再利用，無論是從廢物處理、減少環境污染的角度，還是從回收有價金屬、緩解資源供求矛盾而言，均具有重要的現實意義。

廢舊線路板的高效清潔資源化利用已成為資源循環領域研究的重點方向之一，廢舊線路板處理的目的是回收其中的有價金屬，根據分離回收原理的不同，可以將廢舊電路板資源化處理的方法分為焚燒法、酸溶法、熱解法和破碎分選法等。焚燒法就是將廢線路板經在高溫下焚燒最終產出粗銅，該方法具有過程簡單和成本低的優點，但是在傳統的焚燒過程中，銅是二惡英形成的催化劑，尤其使溴系阻燃劑催化形成二惡英的速度更快，所以存在嚴重的環境污染問題，該方法已經被禁止采用。酸溶法則是將廢舊線路板直接用酸溶解浸出，最終從溶液中回收有價金屬，雖然過程簡單，但是存在廢水排放且金屬回收率低的問題。熱解法是廢舊線路板在高溫惰性氣體或者真空條件下發生溶脹后與金屬分離，或者熱處理后再進行粉碎分選。破碎粉碎法是通過沖擊、擠壓和剪切等方式將線路板破碎粉碎分離，然后再根據各組分的物理性質差異分選回收出塑料、玻璃、鐵和多金屬粉末等多種產物，由于無法實現相似金屬的深度分離，該技術一般作為其他方法的預處理手段。破碎粉碎法工藝主要分為“濕法破碎+水力搖床分選”、“干法破碎+干法分選”由和“干法破碎+干濕分選”三種類型；該方法具有過程簡單、處理成本低和環境友好等多重優點，一致認為粉碎破碎法是處理廢舊線路板最合適的方法，且已經被廣泛應用于廢舊線路板的處理。

在廢線路板粉碎破碎法處理的多種產物中，多金屬粉末的回收價值最高，多金屬粉末的處理通常是回收其中的有價金屬，主要有濕法和火法兩種工藝。濕法工藝是采用選擇性溶解的思路，在不同體系中加入氧化劑氧化溶解銅，根據浸出劑不同分為酸性浸出和氨性浸出兩種，酸性體系主要有硫酸、硝酸和鹽酸三個體系，氨性體系主要有氨水-碳酸銨、氨水-硫酸銨和氨水-硝酸銨三個體系，目前硫酸體系和氨水-硫酸銨體系的應用比較廣泛。雖然濕法方法可以選擇性溶解回收銅，但是對其他有價金屬的回收效果較差。火法熔煉方法則是將多金屬粉末加入到銅精礦火法熔煉系統的吹煉環節或者單獨還原熔煉，產出的粗銅再經過電解精煉產出陰極銅，火法工藝可以充分回收多金屬粉末中的有價金屬，且工藝過程簡單，所以是目前行業內應用最廣泛的方法。