CN102363890A - 一种回收废弃线路板中金属铜的方法 - Google Patents

Abstract

一种回收废弃线路板中金属铜的方法。其特征是由以下步骤组成：以氧化亚铁嗜酸硫杆菌（Acidithiobacillusferrooxidans）为浸矿菌株，以硫酸铵，氯化钾，磷酸氢二钾，硝酸钙和硫酸亚铁为培养基，得到细菌培养液；用上述细菌培养液循环喷淋，得到硫酸铜溶液；Lix984为萃取剂，260^#煤油为稀释剂，萃取硫酸铜溶液，得到负载铜有机相和萃余液；用硫酸水溶液为萃取剂，反萃取负载铜有机相，直至硫酸水溶液中的Cu²⁺浓度达到43~48g/L；电积上述Cu²⁺浓度为43~48g/L的硫酸水溶液，阴极析出铜。本发明的方法是一种具有环境友好，反应温和，流程缩短，金属铜回收率可达99.5%的方法，适用于废弃线路板中金属铜的回收。

Description

一种回收废弃线路板中金属铜的方法

 

技术领域

本发明涉及一种回收废弃线路板中金属铜的方法。

背景技术

我国是世界第一大印刷线路板生产国，线路板的产量达到1.3亿平方米/年，按材料利用率约90%计，印刷电路板产生的边角废料约1440万平方米/年，约3.6万吨/年。此外，由基材生产企业产生的边角废料约为其成品的7%，覆铜板产生的边角废料约为2.5万吨/年，由成品印制电路板在整机厂的利用率约95%，整机厂产生的废弃线路板约为2万吨/年，上述三项总和约为8.1万吨/年。另外，我国每年进口的电子废料及本土报废的电子产品拆解的废旧线路板的总量达50万吨以上。

线路板中的贵金属含量远远高于天然矿石的工业品位，其回收利用前景比天然矿石要好得多，特别是线路板中金属铜的含量非常丰富，几种线路板中金属铜的含量分别为：覆铜板23.06%；电脑主板42.64%；无原件音响板10.07%；交换机板32.35%；手机板29.38%。

目前，主要采用“破碎－分选”方法回收覆铜线路板中的金属铜，采用该方法可以有效回收线路板粉体中的大颗粒金属铜，但粒度为－0.5mm占80%的线路板粉体中有部分微细粒金属铜很难有效回收，粉体中残余金属铜含量仍然高达0.3~0.7%，严重影响了非金属线路板粉体的综合利用。

发明内容

本发明的目的是要克服现有技术的缺陷，提供一种具有环境友好，反应温和，流程缩短，金属铜回收率高的方法。

本发明方法的具体步骤如下：

 (1) 菌种培养：以氧化亚铁嗜酸硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）为浸矿菌株，以硫酸铵 2~6 g/L，氯化钾 0.1~0.2 g/L，磷酸氢二钾 0.1~1 g/L，硝酸钙 0.01~0.03 g/L和硫酸亚铁 20~50 g/L为培养基，pH为1.5~2.0，充气培养24~48 h，得到细菌培养液；

(2) 生物浸出：将覆铜线路板粉体筑堆，用上述细菌培养液循环喷淋，喷淋强度为20~40L/m².h，直至得到Cu²⁺浓度达到2g/L以上的硫酸铜溶液；

(3) 溶剂萃取：Lix984为萃取剂，260^#煤油为稀释剂，按Lix984:260^#煤油的体积比为1:4，萃取剂:硫酸铜溶液的体积比为1:1，温度25~35℃，萃取时间1~8min，得到负载铜有机相和萃余液；用pH值为2.0的硫酸水溶液洗涤负载铜有机相一次，用浓度160~180g/L的硫酸水溶液为萃取剂，负载铜有机相:硫酸水溶液的体积比为5:1，在萃取时间1~8min，温度25~45℃条件下反萃取，直至硫酸水溶液中的Cu²⁺浓度达到43~48g/L；萃余液经气浮除油处理后，补充硫酸至pH值为1.5，曝气，进行浸矿细菌培养，当溶液中的细菌浓度达到1×10⁸个/ml左右时，返回用作浸铜喷淋液；

(4) 电积回收：阴极为316L不锈钢板，阳极为铅－锡－钙压延合金板，阴极电流密度100~150A/m²，槽电压1.9~2.1V，槽温40℃，电积上述 Cu²⁺浓度为43~48g/L的硫酸水溶液，阴极析出铜。

氧化亚铁嗜酸硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）；保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；保藏号：CGMCC No.1832（中国专利号ZL 200610140866.8，授权公告号CN 100398677C）。

与已有传统技术相比，本发明所具有的优点是：

1.采用本发明的细菌浸铜技术，可以使线路板废弃物中金属铜浸出率提高到98.0%以上，处理后的线路板非金属组分中金属铜含量低于0.05%，这种除铜后的非金属组分可以作为填料应用于复合材料的制造中，实现资源综合利用。

2.本发明将传统冶炼技术中的高温、强酸、强碱苛刻冶炼条件转化成反应温和，环境友好，流程缩短的“生物浸出－萃取－电积”一体化生产方法，大幅度减少传统矿冶工艺对煤、油等能源的大量消耗，以及传统冶金过程的废气、废渣、废水污染，显著改善生态环境。

3.采用本发明的生物浸出能获得高纯度金属铜离子溶液，萃取和电积采用全循环方法，金属铜不会损失，因此金属铜的回收率可达99.5%。特别适合于制备高纯度金属铜，产品附加值高，经济效益显著。

具体实施方式

实施例1

金属铜含量为21.68%的覆铜线路板粉体，破碎至粒度－0.5mm占80%。 

(1) 菌种培养：使用的菌株为氧化亚铁嗜酸硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans），培养基为硫酸铵5.0g/L，氯化钾0.2 g/L，磷酸氢二钾 0.8 g/L，硝酸钙0.03 g/L和硫酸亚铁50 g/L，pH 为1.3，充气培养36 h，得到细菌处于对数生长期的细菌培养液；

(2) 生物浸出：将覆铜线路板粉体堆入铺设有喷淋管网的浸出池中，用上述细菌培养液喷淋，喷淋强度为25L/m².h，细菌培养液与覆铜线路板中金属铜发生反应，生成的硫酸铜溶液向底层渗透，由底部的排液管流出，进入集液池，循环喷淋，直至浸出液中Cu²⁺浓度达到2.0g/L以上，浸出96 h后，线路板粉体中金属铜含量降为0.098%，金属铜浸出率可达到99.5%；

(3) 溶剂萃取：Lix984为萃取剂，260^#煤油为稀释剂，按Lix984:260^#煤油的体积比为1:4，萃取剂:硫酸铜溶液的体积比为1:1，温度30℃，萃取时间8min，得到负载铜有机相和萃余液；用pH值为2.0的硫酸水溶液洗涤负载铜有机相一次，用浓度165g/L的硫酸水溶液为萃取剂，负载铜有机相:硫酸水溶液的体积比为5:1，萃取时间5min，温度30℃条件下反萃取，直至硫酸水溶液中的Cu²⁺浓度达到45g/L；萃余液经气浮除油处理后，补充硫酸至pH值为1.5，曝气，进行浸矿细菌培养，当溶液中的细菌浓度达到1×10⁸个/ml左右时，返回用作浸铜喷淋液；

(4) 电积回收：将Cu²⁺浓度达到45g/L的硫酸水溶液送入电积槽，阴极为316L不锈钢板，阳极为铅－锡－钙压延合金板，溶液循环方式为下进上出，控制循环流量，阴极电流密度140A/m²，槽电压2.0V，槽温40℃，阴极析出铜周期约7天，在电积槽中阴极析出铜，经洗涤、剥板，得到品位为99.995%的高品质阴极铜，金属铜的回收率99.5%。

实施例2

金属铜含量为0.67%的覆铜线路板粉体，粒度为－0.5mm占80%。 

(1) 菌种培养：使用的菌株为氧化亚铁嗜酸硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans），培养基为硫酸铵4.0g/L，氯化钾0.1g/L，磷酸氢二钾 0.6 g/L，硝酸钙0.02 g/L和硫酸亚铁45 g/L，pH 为1.5，充气培养36 h，得到细菌处于对数生长期的细菌培养液；

(2) 生物浸出：将覆铜线路板粉体堆入铺设有喷淋管网的浸出池中，用上述细菌培养液喷淋，喷淋强度为30L/m².h，细菌培养液与覆铜线路板中金属铜发生反应，生成的硫酸铜溶液向底层渗透，由底部的排液管流出，进入集液池；循环喷淋，直至浸出液中Cu²⁺浓度达到2.0g/L以上，浸出72 h后，线路板粉体中金属铜含量降为0.0095%，金属铜浸出率可达到98.6%；

(3) 溶剂萃取：Lix984为萃取剂，260^#煤油为稀释剂，按Lix984:260^#煤油的体积比为1:4，萃取剂:硫酸铜溶液的体积比为1:1，温度30℃，萃取时间8min，得到负载铜有机相和萃余液；pH值为2.0的硫酸水溶液洗涤负载铜有机相一次，用浓度165g/L的硫酸水溶液为萃取剂，负载铜有机相:硫酸水溶液的体积比为5:1，萃取时间5min，温度30℃条件下反萃取，直至硫酸水溶液中的Cu²⁺浓度达到45g/L；萃余液经气浮除油处理后，补充硫酸至pH值为1.5，曝气，进行浸矿细菌培养，当溶液中的细菌浓度达到1×10⁸个/ml左右时，返回用作浸铜喷淋液；

(4) 电积回收：将Cu²⁺浓度达到45g/L的硫酸水溶液送入电积槽，阴极为316L不锈钢板，阳极为铅－锡－钙压延合金板，溶液循环方式为下进上出，控制循环流量，阴极电流密度140A/m²，槽电压2.0V，槽温40℃，阴极析出铜周期约7天，在电积槽中阴极析出铜，经洗涤、剥板，得到品位为99.995%的高品质阴极铜，金属铜的回收率98.6%。

Claims (1)

1.一种回收废弃线路板中金属铜的方法，其特征是由以下步骤组成：

(1) 菌种培养：以氧化亚铁嗜酸硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）为浸矿菌株，以硫酸铵 2~6 g/L，氯化钾 0.1~0.2 g/L，磷酸氢二钾 0.1~1 g/L，硝酸钙 0.01~0.03 g/L和硫酸亚铁 20~50 g/L为培养基，pH为1.5~2.0，充气培养24~48 h，得到细菌培养液；

(2) 生物浸出：将覆铜线路板粉体筑堆，用上述细菌培养液循环喷淋，喷淋强度为20~40L/m².h，直至得到Cu²⁺浓度达到2g/L以上的硫酸铜溶液；

(3) 溶剂萃取：Lix984为萃取剂，260^#煤油为稀释剂，按Lix984:260^#煤油的体积比为1:4，萃取剂:硫酸铜溶液的体积比为1:1，温度25~35℃，萃取时间1~8min，得到负载铜有机相和萃余液；用pH值为2.0的硫酸水溶液洗涤负载铜有机相一次，用浓度160~180g/L的硫酸水溶液为萃取剂，负载铜有机相:硫酸水溶液的体积比为5:1，在萃取时间1~8min，温度25~45℃条件下反萃取，直至硫酸水溶液中的Cu²⁺浓度达到43~48g/L；萃余液经气浮除油处理后，补充硫酸至pH值为1.5，曝气，进行浸矿细菌培养，当溶液中的细菌浓度达到1×10⁸个/ml左右时，返回用作浸铜喷淋液；

(4) 电积回收：阴极为316L不锈钢板，阳极为铅－锡－钙压延合金板，阴极电流密度100~150A/m²，槽电压1.9~2.1V，槽温40℃，电积上述 Cu²⁺浓度为43~48g/L的硫酸水溶液，阴极析出铜。