CN100393895C

CN100393895C - 一种从废弃印刷线路板表面提取贵金属的方法

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Publication number: CN100393895C
Application number: CNB2007100631009A
Authority: CN
Inventors: 夏志东; 丁涛; 雷永平; 郭福; 史耀武; 王素云; 刘建勇
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: CN101008049A

Abstract

一种从废弃印刷线路板表面提取贵金属的方法及专用夹具，属于电子废弃物资源化技术领域，现有的从电子废弃物中提取贵金属的回收技术如火法冶金、湿法冶金都不同程度的存在一些环境污染、成本高等问题。本发明采用半自动化的机械预处理方法，减少污染的同时还降低了处理成本。该技术主要包括机械预处理和湿法冶金两个步骤，通过专用夹具固定废弃PCB，自动传送装置带动专用夹具行至机械预处理区对PCB进行预处理，预处理后得到的贵金属粉采用湿法技术提取各种贵金属，采用这种联合处理方式，能够更加有针对性地集中处理废弃PCB表面的贵金属。该发明具有低成本、高效率、无污染的特点，可用于电子废弃物资源化方面的研究。

Description

一种从废弃印刷线路板表面提取贵金属的方法

技术领域：

属于电子废弃物资源化技术领域，实现电子废弃物资源回收再利用，同时避免产生二次污染，以保障电子产业的可持续发展。

背景技术：

本发明是一种针对废弃印刷线路板(printed circuit board，简称PCB)表面贵金属而研究开发的回收处理工艺。发达资本主义国家早在70年代就已经开始研究从电子废弃物中回收贵金属的技术，90年代之后已经基本形成了规模化生产，所产生的经济效益已经远远超过对其它城市固体废弃物的处理。美国在80年代就有专门的机构从事废旧计算机、电子通讯器材以及军用电子废物的回收，然后送到专门的生产厂家，从中提取贵金属。1986年，美国国家矿务局又组织研究开发电子废弃物处理及贵金属回收新工艺，包括手工拆卸、机械处理、火法冶金、湿法冶金及电冶金等技术。而我国在这方面无论是理论还是技术都比较落后，还未形成规模化工业回收电子废弃物及贵金属。废弃印刷线路板上的贵金属主要包括金、银、钯、铂和铑等，具有优良的导电特性、柔韧性和高强度性，是电子元器件内部金丝键合线、元器件和焊盘表面合金化处理、金属化电极、触点材料以及引出端和印刷线路板集成线路上的主要材料，在手机、电脑、电视机、游戏机和录音机等常用电器中的组装电路板、电容器及其它电子组件上被广泛应用。在美国和西欧，电子工业中仅金的消耗量1968年达到82吨，1973年达到127吨，1983年达到189吨。拿手机为例，废旧手机中含有金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、钯(Pd)等有价金属，含量约为：含金280g/t、银2kg/t、铜100kg/t、钯100g/t，即便是金矿的含金量即品味低至3g/t也是具有开采价值的，即使经选矿得到的金精矿也只有70g/t左右，不可能达到280g/t。我国铂族金属(包括钯)资源只要是铜镍矿床，铂族金属的平均品位只有0.4g/t，世界铂族金属矿的品位为0.6～23g/t，铜矿和银矿也达不到上述含量，因此，大量含有宝贵贵金属的电子废弃物是不可多得的二次资源。

目前，有一些针对废弃PCB表面贵金属的回收处理技术。文献《从家用电器废物中回收贵金属》(中国资源综合利用，2001.7)提到的火法冶金是从电子废弃物中提取贵金属的一种回收技术，基本原理是利用冶金炉高温加热剥离非金属物质，贵金属熔融于其它金属熔炼物料或熔盐中，再加以分离。非金属物质主要是印刷线路板材料等，一般呈浮渣物分离去除，而贵金属与其它金属呈合金态流出，再精炼或电解处理。该处理工艺由于焚烧了印刷线路板上粘结剂和其他有机物等经焚烧会产生大量有害气体形成二次污染，大量浮渣的排放又增加了二次固体废弃物，同时浮渣中残存的一些有用的金属也被弃掉，能耗大，处理设备昂贵，经济效益不高。

专利《一种从电子工业废渣中提取金、银、钯的工艺方法》(专利申请号200410065159.8，公开日2005.4.6)采用湿法冶金工艺，主要包括预处理、浸金和沉淀三个步骤，从电子废弃物中挑选出含贵金属的印刷线路板，用破碎机破碎至一定粒度，然后加热至400℃左右除去有机物质。将经预处理的部件浸泡在一定摩尔浓度的硝酸或王水溶液中，过滤后，通过化学方法回收各类贵金属。此方法提取贵金属后的残留物较易处理，经济效益显著，比火法冶金应用更广泛，但是由于破碎后的大量有机物采用了加热的方式去除，还是会产生较多的有害气体形成二次污染。

发明内容：

基于以上技术弱点，本发明的目的是提供一种从废弃PCB表面提取贵金属的新方法，采用机械预处理+湿法冶金联合处理技术。有针对性的对废弃PCB表面的贵金属进行集中处理，达到低成本、高效率、无污染的回收目的。

该技术的特点是：1)采用机械的方式进行预处理，避免焚烧或加热的预处理方式，减少有毒有害气体的产生；2)整个预处理过程采用半自动化处理，耗时比纯手工处理缩短了近4倍，回收成本低；3)PCB经打磨后会自动脱落，保证半自动化过程的连续进行；4)对集中收集的贵金属粉采用湿法处理时，不需要使用大量的化学试剂，可避免产生大量的酸性废水，减少处理成本。

本发明所提供的从废弃印刷线路板表面提取贵金属的方法，其工艺流程见图1，其特征在于：机械预处理+湿法冶金联合处理方式，具体步骤如下：

1)将制作的夹具固定在自动传送装置上；

2)启动自动传送装置，在操作区人工将废弃PCB安装至夹具中

3)通过自动传送装置将PCB送至打磨机处，在此区域完成PCB表面贵金属的打磨；

4)夹具行至传送装置一端发生翻转时，PCB自动从夹具中脱落至PCB回收区，收集到的PCB待下一步处理回收金属与非金属；打磨掉的贵金属粉被集中收集到贵金属区，加入硝酸溶液，利用湿法浸金。

上述步骤2)中，采用自动传送装置输送废弃PCB至机械预处理区，传送设备功率500～1000W，传送速度1～12m/min，传送带长度60～80mm。

上述步骤3)中，利用角磨机打磨PCB表面的贵金属富集区，设备功率300～500W，转速1500～3000r/min。转速过慢贵金属不易被打磨掉，转速过快打磨时会造成PCB的倾斜，影响打磨效果。

本发明所提供的废弃PCB表面贵金属的回收处理专用夹具，用于上述步骤2所述的机械预处理PCB表面贵金属工序中固定PCB。该夹具用来固定手机锂电池中的PCB，夹具形状为长方体，在高度方向上单侧开通槽，长方体四周三面开放，一面封闭，形成内部嵌入式结构，长方体顶部长度小于底部，以便于将废弃PCB表面的贵金属区水平向上露置在外，该槽内部上下间隙比PCB厚度大1～2mm，以保证打磨后的PCB可以从夹具中自动脱落。

夹具一侧固定有两个螺栓或销子(PCB平行于长方体的长边放置在上述槽内)起阻挡作用，防止PCB在打磨过程中发生倾斜或弹出，由于PCB背面(与贵金属富集面相反的一面)带有不同高度的贴片元器件，因此夹具底部设计呈阶梯状以方便PCB的装夹。(图2)。

上述夹具的制作采用众所周知的工艺。夹具选择的材料要求有一定的刚度，即在固定PCB时不会发生变形，以保证打磨掉PCB表面的贵金属后，PCB可以从夹具中自动脱落。材料可以选用碳钢、合金钢、有色金属。

本发明所具有的有益效果：

广东省汕头市贵屿镇采用湿法对PCB表面贵金属进行处理，直接用王水浸泡整个PCB，不仅造成化学试剂的浪费，而且会产生大量的废水对环境造成极大危害。如采用火法处理PCB又会产生过多的有毒有害气体，也会对人体健康和周围环境构成极大威胁。如采用纯手工方式处理废弃PCB表面的贵金属，回收效率低，处理成本高，过程中如不严格控制排放还会产生大量的粉尘，对人体和环境同样会带来危害。

本发明采用机械打磨表面贵金属的预处理方法，先对PCB表面的贵金属富集区进行集中打磨，再利用湿法处理收集到的贵金属粉，这种联合处理方法与单纯的湿法或火法比较具有更强的针对性，而且整个过程采用半自动化处理，其回收效率也要远高于纯手工提取，整个过程在密闭舱中进行，严格控制环境排放。目前，此技术国内外还没有。

采用机械打磨PCB表面贵金属的预处理过程，其原理见图3，分为四个区域：贵金属回收区4；操作区5；机械预处理区6；处理后PCB回收区7。整个过程采用半自动化处理，将发明的夹具固定在自动传送装置上，传送速度1～12m/min，传送带长度60～80cm，在操作区人工将PCB装卡至专用夹具中，传送带将PCB送至机械预处理区，打磨机对PCB上富集的贵金属区进行集中打磨，预处理工序完成后，当PCB行至传送装置一端时会从夹具中自动脱落至PCB回收区，下一步空夹具自动循环行至操作区由人工装卡下一个PCB，整个过程是连续进行的。打磨掉的贵金属粉由设置在传送装置一端的毛刷集中收集。之后将收集到的贵金属粉采用湿法进行后序处理，提炼出各种贵金属。

附图说明：

图1为本发明的处理工艺流程

图2为本发明夹具(适用于固定手机电池中的PCB)的示意图，其中a)为夹具主视图，b)为夹具俯视图。图中1为顶部，2为底部，3为螺栓或销子

图3为本发明的原理示意图。图中4为贵金属回收区，5为操作区，6为机械预处理区。7为处理后PCB回收区

具体实施方式：

下面通过具体的处理实例，来说明本发明的效果。

将废弃手机锂电池中的PCB安装至本发明所制作的夹具上，PCB表面带有贵金属的一端水平向上露置在外，利用传送装置把废弃PCB送至机械预处理区，PCB表面有四块2×2mm的方形贵金属区，打磨机对PCB表面富集的这些贵金属区进行集中打磨，打磨后的PCB行至PCB回收区时会从夹具中自动脱落，预处理后的PCB有待进行下一步处理。从废弃PCB表面取下的贵金属粉由毛刷集中收集，之后利用湿法提取出金。由于PCB背面(与贵金属富集面相反的一面)带有不同高度的贴片元器件，因此夹具底部设计呈阶梯状以方便PCB的装夹。

夹具顶部长20～30mm，底部长30～40mm，宽10～20mm，总高度5～8mm，其中顶部厚度和底部厚度各1～3mm，内部上下间隙为2～5mm，螺栓或销子的直径为Φ1～3mm。上述夹具的制作采用众所周知的工艺。夹具选择的材料要求有一定的刚度，即在固定PCB时不会发生变形，以保证打磨掉PCB表面的贵金属后，PCB可以夹具中自动脱落。材料可以选用碳钢、合金钢、有色金属。

具体的，设计了一个夹具，顶部长28mm，底部长36mm，宽15mm，总高度5mm，其中顶部厚度和底部厚度各1mm，内部上下间隙为3mm，螺栓的直径为Φ2mm。

传送设备功率500W，传送带速度1m/min，传送带长度77cm；角磨机功率500W，转速2500r/min；夹具7个。

处理1kg的废弃PCB(1122块)耗时2h，比纯手工处理耗时缩短了近6个小时。打磨后收集到的贵金属总重量为10.36g，占废弃PCB总重的1.04％。酸浸后得到的贵金属重0.19g，呈金黄色，X荧光光谱分析结果显示：其金含量为97.6％，重量为0.185g，回收价值相当高。

Claims

1.从废弃印刷线路板表面提取贵金属的方法，其特征在于：机械预处理+湿法冶金联合处理方式，具体步骤如下：

1)将制作的夹具固定在自动传送装置上；

2)启动自动传送装置，在操作区人工将废弃PCB安装至夹具中

2.根据权利要求1所述的从废弃印刷线路板表面提取贵金属的方法，其特征在于：上述步骤2)中，所述自动传送装置的传送设备功率500～1000W，传送速度1～12m/min，传送带长度60～80mm。

3.根据权利要求1所述的从废弃印刷线路板表面提取贵金属的方法，其特征在于：上述步骤3)中，利用角磨机打磨PCB表面的贵金属富集区，设备功率300～500W，转速1500～3000r/min。

4.根据权利要求1所述的从废弃印刷线路板表面提取贵金属的方法，其特征在于：所述的夹具形状为长方体，在高度方向上单侧开通槽，长方体四周三面开放，一面封闭，形成内部嵌入式结构，长方体顶部长度小于底部，该槽内部上下间隙比PCB厚度大1～2mm。