CN105039704A - 一种废旧印刷电路板中铜回收工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废旧印刷电路板中铜回收工艺，包括如下步骤：(1)拆解电路板；(2)碾压电路板；(3)筛选混合物；(4)分离金属铜，实现线路板中金属与非金属的高效分离，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
技术领域
本发明涉及废物回收领域，特别涉及一种废旧印刷电路板中铜回收工艺。
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
本发明所要解决的技术问题是提供一种废旧印刷电路板中铜回收工艺，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种废旧印刷电路板中铜回收工艺，包括如下步骤：
(1)拆解电路板：将拆除了电器元件的废电路板在450-650℃下进行热解，粘结玻璃纤维布和金属层之间的树脂在高温下热解碳化；
(2)碾压电路板：将废电路板热解残渣送入一级双光辊碾压设备进行碾压，使玻璃纤维层间及玻璃纤维层与金属层间的树脂热解碳脱落，玻璃纤维布与金属层呈片状完全解离；
(3)筛选混合物：将玻璃纤维片、金属片和碳粉的混合物利用振动筛选设备分选出碳粉；对于一级双光辊碾压筛分后部分未完全分离的物料，再返回一级碾压设备，再次碾压与筛分，直至物料完全分离；
(4)分离金属铜：对金属片采用细菌浸铜的方法分离金属铜。
优选的，所述细菌浸铜的方法包括以下步骤：
1)菌种培养：以氧化亚铁嗜酸硫杆菌为浸矿菌株，以硫酸铵4—7g/L，氯化钾0.2—0.5g/L，磷酸氢二钾0.4—1g/L，硝酸钙0.03—0.08g/L和硫酸亚铁20—50g/L为培养基，pH为1.5—2.0，充气培养24—48h，得到细菌培养液；
2)生物浸出：将金属片筑堆，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：以Lix984和260#煤油的混合溶液为萃取剂，以硫酸水溶液为萃取液，进行二次萃取；
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120—140A/m2，槽电压1.9—2.5V，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。
优选的，所述溶剂萃取步骤中，Lix984:260#煤油的体积比为1:4，硫酸水溶液的浓度为120—150g/L。
优选的，所述萃取剂:硫酸铜溶液的体积比为1:1，温度25—35℃，萃取时间10—18min，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，负载铜有机相:萃取液的体积比为5:1，在萃取时间6—10min，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；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时，返回用作浸铜喷淋液；
优选的，所述步骤(3)中，将玻璃纤维片和金属片的混合物送入二级双光辊碾压设备进行碾压，将玻璃纤维布碾碎成小于30目的粉末，将金属片卷曲成团；
优选的，所述步骤(3)中，将碾碎后的混合物采用振动筛选设备进行分选，筛上物即为金属片，筛下物即为玻璃纤维粉末。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明充分利用电路板中玻璃纤维布、金属和树脂三种主要组分热化学特性的差异，通过热解和物理方法相结合，达到电路板中金属和非金属组分的有效分离。本发明采用光辊碾压设备对废电路板热解残渣进行碾压，避免了金属铜的破坏性粉碎，同时也降低了金属的分离回收难度。
本发明采用细菌浸铜技术，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。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
下面详细说明本发明的优选实施方式。
实施例1：
一种废旧印刷电路板中铜回收工艺，包括如下步骤：
(1)拆解电路板：将拆除了电器元件的废电路板在450℃下进行热解，粘结玻璃纤维布和金属层之间的树脂在高温下热解碳化；
(2)碾压电路板：将废电路板热解残渣送入一级双光辊碾压设备进行碾压，使玻璃纤维层间及玻璃纤维层与金属层间的树脂热解碳脱落，玻璃纤维布与金属层呈片状完全解离；
(3)筛选混合物：将玻璃纤维片、金属片和碳粉的混合物利用振动筛选设备分选出碳粉；对于一级双光辊碾压筛分后部分未完全分离的物料，再返回一级碾压设备，再次碾压与筛分，直至物料完全分离，将玻璃纤维片和金属片的混合物送入二级双光辊碾压设备进行碾压，将玻璃纤维布碾碎成小于30目的粉末，将金属片卷曲成团，将碾碎后的混合物采用振动筛选设备进行分选，筛上物即为金属片，筛下物即为玻璃纤维粉末；
(4)分离金属铜：对金属片采用细菌浸铜的方法分离金属铜，细菌浸铜的方法包括以下步骤：
1)菌种培养：以氧化亚铁嗜酸硫杆菌为浸矿菌株，以硫酸铵4g/L，氯化钾0.2g/L，磷酸氢二钾0.4g/L，硝酸钙0.03g/L和硫酸亚铁20g/L为培养基，pH为1.5，充气培养24h，得到细菌培养液；
2)生物浸出：将金属片筑堆，用上述细菌培养液循环喷淋，喷淋强度为20L/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：以Lix984和260#煤油的混合溶液为萃取剂，以硫酸水溶液为萃取液，Lix984:260#煤油的体积比为1:4，硫酸水溶液的浓度为120g/L，萃取剂:硫酸铜溶液的体积比为1:1，温度25℃，萃取时间10min，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，负载铜有机相:萃取液的体积比为5:1，在萃取时间6min，温度25℃条件下反萃取，直至硫酸水溶液中的Cu2+浓度达到43g/L；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120A/m2，槽电压1.9—2.5V，槽温40℃，电积上述Cu2+浓度为43g/L的硫酸水溶液，阴极析出铜。
该实施例回收金属铜的纯度为99.25％，金属铜的回收率可达99.5％。
实施例2：
一种废旧印刷电路板中铜回收工艺，包括如下步骤：
(1)拆解电路板：将拆除了电器元件的废电路板在650℃下进行热解，粘结玻璃纤维布和金属层之间的树脂在高温下热解碳化；
(2)碾压电路板：将废电路板热解残渣送入一级双光辊碾压设备进行碾压，使玻璃纤维层间及玻璃纤维层与金属层间的树脂热解碳脱落，玻璃纤维布与金属层呈片状完全解离；
(3)筛选混合物：将玻璃纤维片、金属片和碳粉的混合物利用振动筛选设备分选出碳粉；对于一级双光辊碾压筛分后部分未完全分离的物料，再返回一级碾压设备，再次碾压与筛分，直至物料完全分离，将玻璃纤维片和金属片的混合物送入二级双光辊碾压设备进行碾压，将玻璃纤维布碾碎成小于30目的粉末，将金属片卷曲成团，将碾碎后的混合物采用振动筛选设备进行分选，筛上物即为金属片，筛下物即为玻璃纤维粉末；
(4)分离金属铜：对金属片采用细菌浸铜的方法分离金属铜，细菌浸铜的方法包括以下步骤：
1)菌种培养：以氧化亚铁嗜酸硫杆菌为浸矿菌株，以硫酸铵7g/L，氯化钾0.5g/L，磷酸氢二钾1g/L，硝酸钙0.08g/L和硫酸亚铁50g/L为培养基，pH为2.0，充气培养48h，得到细菌培养液；
2)生物浸出：将金属片筑堆，用上述细菌培养液循环喷淋，喷淋强度为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：以Lix984和260#煤油的混合溶液为萃取剂，以硫酸水溶液为萃取液，Lix984:260#煤油的体积比为1:4，硫酸水溶液的浓度为150g/L，萃取剂:硫酸铜溶液的体积比为1:1，温度35℃，萃取时间18min，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，负载铜有机相:萃取液的体积比为5:1，在萃取时间10min，温度45℃条件下反萃取，直至硫酸水溶液中的Cu2+浓度达到48g/L；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140A/m2，槽电压2.5V，槽温40℃，电积上述Cu2+浓度为48g/L的硫酸水溶液，阴极析出铜。
该实施例回收金属铜的纯度为99.65％，金属铜的回收率可达99.8％。
实施例3：
一种废旧印刷电路板中铜回收工艺，包括如下步骤：
(1)拆解电路板：将拆除了电器元件的废电路板在550℃下进行热解，粘结玻璃纤维布和金属层之间的树脂在高温下热解碳化；
(2)碾压电路板：将废电路板热解残渣送入一级双光辊碾压设备进行碾压，使玻璃纤维层间及玻璃纤维层与金属层间的树脂热解碳脱落，玻璃纤维布与金属层呈片状完全解离；
(3)筛选混合物：将玻璃纤维片、金属片和碳粉的混合物利用振动筛选设备分选出碳粉；对于一级双光辊碾压筛分后部分未完全分离的物料，再返回一级碾压设备，再次碾压与筛分，直至物料完全分离，将玻璃纤维片和金属片的混合物送入二级双光辊碾压设备进行碾压，将玻璃纤维布碾碎成小于30目的粉末，将金属片卷曲成团，将碾碎后的混合物采用振动筛选设备进行分选，筛上物即为金属片，筛下物即为玻璃纤维粉末；
(4)分离金属铜：对金属片采用细菌浸铜的方法分离金属铜，细菌浸铜的方法包括以下步骤：
1)菌种培养：以氧化亚铁嗜酸硫杆菌为浸矿菌株，以硫酸铵5.5g/L，氯化钾0.35g/L，磷酸氢二钾0.7g/L，硝酸钙0.04g/L和硫酸亚铁35g/L为培养基，pH为1.7，充气培养36h，得到细菌培养液；
2)生物浸出：将金属片筑堆，用上述细菌培养液循环喷淋，喷淋强度为30L/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：以Lix984和260#煤油的混合溶液为萃取剂，以硫酸水溶液为萃取液，Lix984:260#煤油的体积比为1:4，硫酸水溶液的浓度为135g/L，萃取剂:硫酸铜溶液的体积比为1:1，温度30℃，萃取时间14min，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，负载铜有机相:萃取液的体积比为5:1，在萃取时间8min，温度35℃条件下反萃取，直至硫酸水溶液中的Cu2+浓度达到46g/L；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130A/m2，槽电压2.2V，槽温40℃，电积上述Cu2+浓度为45g/L的硫酸水溶液，阴极析出铜。
该实施例回收金属铜的纯度为99.25％，金属铜的回收率可达99.6％。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种废旧印刷电路板中铜回收工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)拆解电路板：将拆除了电器元件的废电路板在450-650℃下进行热解，粘结玻璃纤维布和金属层之间的树脂在高温下热解碳化；
(2)碾压电路板：将废电路板热解残渣送入一级双光辊碾压设备进行碾压，使玻璃纤维层间及玻璃纤维层与金属层间的树脂热解碳脱落，玻璃纤维布与金属层呈片状完全解离；
(3)筛选混合物：将玻璃纤维片、金属片和碳粉的混合物利用振动筛选设备分选出碳粉；对于一级双光辊碾压筛分后部分未完全分离的物料，再返回一级碾压设备，再次碾压与筛分，直至物料完全分离；
(4)分离金属铜：对金属片采用细菌浸铜的方法分离金属铜。
2.根据权利要求1所述的废旧印刷电路板中铜回收工艺，其特征在于，所述细菌浸铜的方法包括以下步骤：
1)菌种培养：以氧化亚铁嗜酸硫杆菌为浸矿菌株，以硫酸铵4—7g/L，氯化钾0.2—0.5g/L，磷酸氢二钾0.4—1g/L，硝酸钙0.03—0.08g/L和硫酸亚铁20—50g/L为培养基，pH为1.5—2.0，充气培养24—48h，得到细菌培养液；
2)生物浸出：将金属片筑堆，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：以Lix984和260#煤油的混合溶液为萃取剂，以硫酸水溶液为萃取液，进行二次萃取；
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120—140A/m2，槽电压1.9—2.5V，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。
3.根据权利要求2所述的废旧印刷电路板中铜回收工艺，其特征在于，所述溶剂萃取步骤中，Lix984:260#煤油的体积比为1:4，硫酸水溶液的浓度为120—150g/L。
4.根据权利要求3所述的废旧印刷电路板中铜回收工艺，其特征在于，所述萃取剂:硫酸铜溶液的体积比为1:1，温度25—35℃，萃取时间10—18min，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，负载铜有机相:萃取液的体积比为5:1，在萃取时间6—10min，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；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时，返回用作浸铜喷淋液。
5.根据权利要求1所述的废旧印刷电路板中铜回收工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，将玻璃纤维片和金属片的混合物送入二级双光辊碾压设备进行碾压，将玻璃纤维布碾碎成小于30目的粉末，将金属片卷曲成团。
6.根据权利要求1所述的废旧印刷电路板中铜回收工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，将碾碎后的混合物采用振动筛选设备进行分选，筛上物即为金属片，筛下物即为玻璃纤维粉末。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151111 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |