CN105297077A - 一种废弃印刷线路板中金属的回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废弃印刷线路板中金属的回收方法，包括如下步骤：步骤1、将废弃印刷线路板经机械破碎后所得的样品加入到电解反应器的阳极槽中，同时向电解反应器中加入由硫酸铜、氯化钠、硫酸和去离子水组成的电解液；步骤2、向阳极槽中通入臭氧，同时进行搅拌，然后，接通电源，进行电解；步骤3、电解反应完成之后，收集阴极表面富集和沉积下来的金属粉末，经洗涤烘干，即得回收金属。本发明采用矿浆电解的方法回收废弃印刷线路板中的金属，可实现金属和非金属的快速分离，可以有效回收金属，金属回收率可达85％以上，最高可达96.51％，是一个操作简便、绿色高效的环境友好型处理方法。
Description
技术领域
本发明属于电子废物资源化处理和有价金属回收领域技术领域，具体涉及一种废弃印刷线路板中金属的回收方法。
背景技术
电子信息产业的发展和电子产品的更新换代导致了大量电子垃圾的产生。印刷线路板是电子电器产品的基本构件，广泛存在于各种电子产品中。因此，随着电子垃圾的增多而被淘汰的废弃印刷线路板(WastePrintedCircuitBoards，WPCBs)的处理成为人们关注的焦点。废弃印刷线路板成分复杂，含有大量致癌致畸物质。这些物质如果处理不当，对环境和人体的健康危害极大。但是从资源回收方面来说，印刷线路板中有大量再生资源，主要是金属、橡胶、塑料和玻璃纤维等。尤其来说，废旧印刷版中含有约40％的金属，含量比一般的矿石品位高的多。对废弃印刷线路板中的金属进行有效的回收利用，将会产生巨大的经济价值，在减少环境污染的同时还可以促进废弃印刷线路板中的资源化循环利用。
目前，国内外对废弃印刷线路板的资源化处理方法大致可分为机械法、火法冶金、湿法冶金和生物法。但是这些方法生产周期长，产生的废液，废气的处理问题也急需解决。因此，如何绿色高效的分离废弃印刷线路板中的金属和非金属是今后的研究重点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种废弃印刷线路板中金属的回收方法，为实现废弃印刷线路板中金属和非金属的分离提供一种新的方法，直接使用矿浆电解对废弃印刷线路板进行电解处理回收金属，实现资源回收的经济利益最大化。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种废弃印刷线路板中金属的回收方法，包括如下步骤：
步骤1、将废弃印刷线路板经机械破碎后所得的样品加入到电解反应器的阳极槽中，同时向电解反应器中加入由硫酸铜、氯化钠、硫酸和去离子水组成的电解液；
步骤2、向阳极槽中通入臭氧，同时进行搅拌，然后，接通电源，进行电解；
步骤3、电解反应完成之后，收集阴极表面富集和沉积下来的金属粉末，经洗涤烘干，即得回收金属。
本发明的特点还在于，所用电解液由如下含量的组分组成：硫酸铜为10-50g/L，氯化钠为10-80g/L，硫酸为110-180g/L，其余为去离子水。
本发明的特点还在于，在步骤2中，电解操作条件如下：电流密度为0.005～0.015A/cm2，电解时间为1～9h，电解液温度为25℃。
本发明的特点还在于，在步骤2中，臭氧的进气量为1.0～2.0L/min，搅拌速率为260～320r/min。
本发明的特点还在于，电解反应器以石墨棒为阳极，以钛网为阴极，钛网为圆柱形结构。
本发明的特点还在于，在步骤3中，洗涤是先用去离子水洗涤，再用乙醇水溶液洗涤；烘干是于50℃进行。
本发明的特点还在于，所用电解反应器的阳极和阴极之间用玻璃砂芯或耐酸滤布隔开，石墨棒与玻璃砂芯构成阳极槽，阳极槽连接有用于通入臭氧的臭氧源。
本发明的有益效果如下：
本发明采用矿浆电解的方法回收废弃印刷线路板中的金属，可实现金属和非金属的快速分离，可以有效回收金属，金属回收率可达85％以上，最高可达96.51％，是一个操作简便、绿色高效的环境友好型处理方法。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细阐述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例一种废弃印刷线路板中金属的回收方法，包括如下步骤：
步骤1、将废弃印刷线路板经机械破碎后所得的样品加入到电解反应器的阳极槽中，同时向电解反应器中加入由硫酸铜、氯化钠、硫酸和去离子水组成的电解液；
步骤2、向阳极槽中通入臭氧，同时进行搅拌，然后，接通电源，进行电解；
步骤3、电解反应完成之后，收集阴极表面富集和沉积下来的金属粉末，经洗涤烘干，即得回收金属。
在本发明实施例中，所用电解液由如下含量的组分组成：硫酸铜为10-50g/L，氯化钠为10-80g/L，硫酸为110-180g/L，其余为去离子水。
在本发明实施例中，在步骤2中，电解操作条件如下：电流密度为0.005～0.015A/cm2，电解时间为1～9h，电解液温度为25℃。
在本发明实施例中，在步骤2中，臭氧的进气量为1.0～2.0L/min，搅拌速率为260～320r/min。
在本发明实施例中，电解反应器以石墨棒为阳极，以钛网为阴极，钛网为圆柱形结构。
在本发明实施例中，在步骤3中，洗涤是先用去离子水洗涤，再用乙醇水溶液洗涤；烘干是于50℃进行。
在本发明实施例中，所用电解反应器的阳极和阴极之间用玻璃砂芯或耐酸滤布隔开，玻璃砂芯为圆柱型，石墨棒与玻璃砂芯构成阳极槽，阳极槽连接有用于通入臭氧的臭氧源。
本发明采用矿浆电解的方法回收废弃印刷线路板中的金属，可实现金属和非金属的快速分离，可以有效回收金属，金属回收率可达96.51％，是一个操作简便、绿色高效的环境友好型处理方法。
还需要特别指出的是：
1.本发明实施例废弃印刷线路板中金属的回收方法，电解过程中，选用石墨棒和钛网分别作为阳极和阴极，其中，选用石墨棒为阳极，可以利用石墨的孔隙结构有效增大阳极与电解液和WPCBs样品的接触面积，选用钛网为阴极，首先是有效增大了阴极与电解液的接触面积，并且钛网的结构使得沉积在钛网的金属与钛网之间的附着力较小便于回收金属。但需要指出的是，此类电解行为的阳极与阴极选择并不仅限定于选定石墨棒和钛网。
2.在电解过程中，本发明选用由硫酸铜、氯化钠、硫酸和去离子水组成的电解液，电解液选用氯盐介质，具体的，本实施例在反应中选择氯化钠，这是由于一般金属氯化物的溶解度大，并且Cl-对电极过程具有活化作用，而硫酸铜和硫酸的组合能够获得较好的电解效果。
3.在本实施例中的电解过程中，选择通入臭氧来增加阳极的氧化效果。首先，臭氧本身具有良好的氧化效果，可以有效增加铜的溶解率，同时臭氧气体的通入可以使WPCBs在阳极槽中呈悬浮状态，从而有效增大接触面积。本次电解中，臭氧的通入量为1.2-2L/min，这是由于在这个范围内的气体流量在实现较好的氧化效果之外，恰好使得阳极槽内的WPCBs处于悬浮状态，若气体流量太大会使阳极槽内反应过于剧烈有液体溅出。但是此类反应也不仅限定于通入臭氧，也可通过加入双氧水来促进氧化反应的进行。
实施例1：
将购自某废旧家电回收站的废弃印刷线路板(WPCBs)样品进行机械处理，即进行破碎处理，可采用粉碎机进行破碎，将废弃印刷线路板破碎成粒径小于1mm的碎片，然后将WPCBs样品于105℃干燥24h后保存备用。取烘干后的WPCBs样品碎片和配制的电解液按照质量体积比3∶100(g/L)加入到电解反应器中，在本实施例中，称取烘干后的WPCBs样品碎片3g，加入到电解反应器的阳极槽中，所用电解反应器是以石墨棒为阳极，以钛网为阴极，钛网为圆柱形结构。作为本发明实施例的一优选方案，所用电解反应器的阳极和阴极之间可用玻璃砂芯隔开，玻璃砂芯为圆柱型，玻璃砂芯用于隔开WPCBs和回收所得金属，也可用耐酸的滤布进行替代，石墨棒与玻璃砂芯构成阳极槽，阳极槽连接有用于通入臭氧的臭氧源，其中臭氧源为臭氧发生器。同时向电解反应器中加入由硫酸铜、氯化钠、硫酸和去离子水配制而成的电解液100mL，所用电解液组成为CuSO4·5H2O(20g/L)+NaCl(30g/L)+H2SO4(140g/L)，电解液的配置步骤为：将称取好的CuSO4·5H2O和NaCl充分溶解后，加入所需量H2SO4，最后定容至100mL；阳极槽与臭氧源(臭氧发生器)连接后，向阳极槽中通入臭氧，进气量：1.5L/min，同时使用机械搅拌设备进行搅拌，转速：280r/min，然后接通电源进行电解，电解操作条件如下：电流密度为0.010A/cm2，电解时间为6h，电解液温度为25℃。电解反应完成，取出石墨棒和钛网，收集阴极钛网表面和阴极沉积下来的金属以及阳极反应后的WPCBs残渣，分别依次用去离子水和30％(v/v)乙醇水溶液洗涤所得产品，50℃烘干后称量，然后将所得产品充分消解，计算可得金属回收率为87.33％，说明有效的分离了金属和非金属。
在上面实施例中，进行电解所用的是直径7.5cm的电解反应器，电解反应器所用钛网为圆柱形结构，直径6.5cm，钛网孔洞为边长0.5cm的菱形结构，玻璃砂芯为圆柱型，直径4cm。本实施例所用电解反应器虽为圆形电解反应器，但本发明并不限于此圆形电解反应器，还可以是其他形式的电解反应器。
实施例2：
将购自某废旧家电回收站的废弃印刷线路板(WPCBs)样品进行机械处理，即进行破碎处理，可采用粉碎机进行破碎，将废弃印刷线路板破碎成粒径小于1mm的碎片，然后将WPCBs样品于105℃干燥24h后保存备用。取烘干后的WPCBs样品碎片和配制的电解液按照质量体积比3∶100(g/L)加入到电解反应器中，在本实施例中，称取烘干后的WPCBs样品碎片3g，加入到电解反应器的阳极槽中，所用电解反应器是以石墨棒为阳极，以钛网为阴极，钛网为圆柱形结构。作为本发明实施例的一优选方案，所用电解反应器的阳极和阴极之间可用玻璃砂芯隔开，玻璃砂芯为圆柱型，玻璃砂芯用于隔开WPCBs和回收所得金属，也可用耐酸的滤布进行替代，石墨棒与玻璃砂芯构成阳极槽，阳极槽连接有用于通入臭氧的臭氧源，其中臭氧源为臭氧发生器。同时向电解反应器中加入由硫酸铜、氯化钠、硫酸和去离子水配制而成的电解液100mL，所用电解液组成为CuSO4·5H2O(50g/L)+NaCl(60g/L)+H2SO4(150g/L)，电解液的配置步骤为：将称取好的CuSO4·5H2O和NaCl充分溶解后，加入所需量H2SO4，最后定容至100mL；阳极槽与臭氧源(臭氧发生器)连接后，向阳极槽中通入臭氧，进气量：2.0L/min，同时使用机械搅拌设备进行搅拌，转速：320r/min，然后接通电源进行电解，电解操作条件如下：电流密度为0.015A/cm2，电解时间为4h，电解液温度为25℃。电解反应完成，取出石墨棒和钛网，收集阴极钛网表面和阴极沉积下来的金属以及阳极反应后的WPCBs残渣，分别依次用去离子水和30％(v/v)乙醇水溶液洗涤所得产品，50℃烘干后称量，然后将所得产品充分消解，计算可得金属回收率为89.95％，说明有效的分离了金属和非金属。
在上面实施例中，进行电解所用的是直径7.5cm的电解反应器，电解反应器所用钛网为圆柱形结构，直径6.5cm，钛网孔洞为边长0.5cm的菱形结构，玻璃砂芯为圆柱型，直径4cm。
实施例3：
将购自某废旧家电回收站的废弃印刷线路板(WPCBs)样品进行机械处理，即进行破碎处理，可采用粉碎机进行破碎，将废弃印刷线路板破碎成粒径小于1mm的碎片，然后将WPCBs样品于105℃干燥24h后保存备用。取烘干后的WPCBs样品碎片和配制的电解液按照质量体积比3∶100(g/L)加入到电解反应器中，在本实施例中，称取烘干后的WPCBs样品碎片3g，加入到电解反应器的阳极槽中，所用电解反应器是以石墨棒为阳极，以钛网为阴极，钛网为圆柱形结构。作为本发明实施例的一优选方案，所用电解反应器的阳极和阴极之间可用玻璃砂芯隔开，玻璃砂芯为圆柱型，玻璃砂芯用于隔开WPCBs和回收所得金属，也可用耐酸的滤布进行替代，石墨棒与玻璃砂芯构成阳极槽，阳极槽连接有用于通入臭氧的臭氧源，其中臭氧源为臭氧发生器。同时向电解反应器中加入由硫酸铜、氯化钠、硫酸和去离子水配制而成的电解液100mL，所用电解液组成为CuSO4·5H2O(30g/L)+NaCl(40g/L)+H2SO4(110g/L)，电解液的配置步骤为：将称取好的CuSO4·5H2O和NaCl充分溶解后，加入所需量H2SO4，最后定容至100mL；阳极槽与臭氧源(臭氧发生器)连接后，向阳极槽中通入臭氧，进气量：1.5L/min，同时使用机械搅拌设备进行搅拌，转速：300r/min，然后接通电源进行电解，电解操作条件如下：电流密度为0.015A/cm2，电解时间为9h，电解液温度为25℃。电解反应完成，取出石墨棒和钛网，收集阴极钛网表面和阴极沉积下来的金属以及阳极反应后的WPCBs残渣，分别依次用去离子水和30％(v/v)乙醇水溶液洗涤所得产品，50℃烘干后称量，然后将所得产品充分消解，计算可得金属回收率为96.51％，说明有效的分离了金属和非金属。
在上面实施例中，进行电解所用的是直径7.5cm的电解反应器，电解反应器所用钛网为圆柱形结构，直径6.5cm，钛网孔洞为边长0.5cm的菱形结构，玻璃砂芯为圆柱型，直径4cm。
实施例4：
将购自某废旧家电回收站的废弃印刷线路板(WPCBs)样品进行机械处理，即进行破碎处理，可采用粉碎机进行破碎，将废弃印刷线路板破碎成粒径小于1mm的碎片，然后将WPCBs样品于105℃干燥24h后保存备用。取烘干后的WPCBs样品碎片和配制的电解液按照质量体积比3∶100(g/L)加入到电解反应器中，在本实施例中，称取烘干后的WPCBs样品碎片3g，加入到电解反应器的阳极槽中，所用电解反应器是以石墨棒为阳极，以钛网为阴极，钛网为圆柱形结构。作为本发明实施例的一优选方案，所用电解反应器的阳极和阴极之间可用玻璃砂芯隔开，玻璃砂芯为圆柱型，玻璃砂芯用于隔开WPCBs和回收所得金属，也可用耐酸的滤布进行替代，石墨棒与玻璃砂芯构成阳极槽，阳极槽连接有用于通入臭氧的臭氧源，其中臭氧源为臭氧发生器。同时向电解反应器中加入由硫酸铜、氯化钠、硫酸和去离子水配制而成的电解液100mL，所用电解液组成为CuSO4·5H2O(45g/L)+NaCl(80g/L)+H2SO4(180g/L)，电解液的配置步骤为：将称取好的CuSO4·5H2O和NaCl充分溶解后，加入所需量H2SO4，最后定容至100mL；阳极槽与臭氧源(臭氧发生器)连接后，向阳极槽中通入臭氧，进气量：1.2L/min，同时使用机械搅拌设备进行搅拌，转速：260r/min，然后接通电源进行电解，电解操作条件如下：电流密度为0.005A/cm2，电解时间为9h，电解液温度为25℃。电解反应完成，取出石墨棒和钛网，收集阴极钛网表面和阴极沉积下来的金属以及阳极反应后的WPCBs残渣，分别依次用去离子水和30％(v/v)乙醇水溶液洗涤所得产品，50℃烘干后称量，然后将所得产品充分消解，计算可得金属回收率为85.39％，说明有效的分离了金属和非金属。
在上面实施例中，进行电解所用的是直径7.5cm的电解反应器，电解反应器所用钛网为圆柱形结构，直径6.5cm，钛网孔洞为边长0.5cm的菱形结构，玻璃砂芯为圆柱型，直径4cm。
实施例5：
将购自某废旧家电回收站的废弃印刷线路板(WPCBs)样品进行机械处理，即进行破碎处理，可采用粉碎机进行破碎，将废弃印刷线路板破碎成粒径小于1mm的碎片，然后将WPCBs样品于105℃干燥24h后保存备用。取烘干后的WPCBs样品碎片和配制的电解液按照质量体积比3∶100(g/L)加入到电解反应器中，在本实施例中，称取烘干后的WPCBs样品碎片3g，加入到电解反应器的阳极槽中，所用电解反应器是以石墨棒为阳极，以钛网为阴极，钛网为圆柱形结构。作为本发明实施例的一优选方案，所用电解反应器的阳极和阴极之间可用玻璃砂芯隔开，玻璃砂芯为圆柱型，玻璃砂芯用于隔开WPCBs和回收所得金属，也可用耐酸的滤布进行替代，石墨棒与玻璃砂芯构成阳极槽，阳极槽连接有用于通入臭氧的臭氧源，其中臭氧源为臭氧发生器。同时向电解反应器中加入由硫酸铜、氯化钠、硫酸和去离子水配制而成的电解液100mL，所用电解液组成为CuSO4·5H2O(10g/L)+NaCl(15g/L)+H2SO4(120g/L)，电解液的配置步骤为：将称取好的CuSO4·5H2O和NaCl充分溶解后，加入所需量H2SO4，最后定容至100mL；阳极槽与臭氧源(臭氧发生器)连接后，向阳极槽中通入臭氧，进气量：1.5L/min，同时使用机械搅拌设备进行搅拌，转速：320r/min，然后接通电源进行电解，电解操作条件如下：电流密度为0.012A/cm2，电解时间为1h，电解液温度为25℃。电解反应完成，取出石墨棒和钛网，收集阴极钛网表面和阴极沉积下来的金属以及阳极反应后的WPCBs残渣，分别依次用去离子水和30％(v/v)乙醇水溶液洗涤所得产品，50℃烘干后称量，然后将所得产品充分消解，计算可得金属回收率为88.35％，说明有效的分离了金属和非金属。
在上面实施例中，进行电解所用的是直径7.5cm的电解反应器，电解反应器所用钛网为圆柱形结构，直径6.5cm，钛网孔洞为边长0.5cm的菱形结构，玻璃砂芯为圆柱型，直径4cm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种废弃印刷线路板中金属的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将废弃印刷线路板经机械破碎后所得的样品加入到电解反应器的阳极槽中，同时向电解反应器中加入由硫酸铜、氯化钠、硫酸和去离子水组成的电解液；
步骤2、向阳极槽中通入臭氧，同时进行搅拌，然后，接通电源，进行电解；
步骤3、电解反应完成之后，收集阴极表面富集和沉积下来的金属粉末，经洗涤烘干，即得回收金属。
2.根据权利要求1所述的一种废弃印刷线路板中金属的回收方法，其特征在于，所用电解液由如下含量的组分组成：硫酸铜为10-50g/L，氯化钠为10-80g/L，硫酸为110-180g/L，其余为去离子水。
3.根据权利要求2所述的一种废弃印刷线路板中金属的回收方法，其特征在于，在步骤2中，电解操作条件如下：电流密度为0.005～0.015A/cm2，电解时间为1～9h，电解液温度为25℃。
4.根据权利要求1-3任所述的一种废弃印刷线路板中金属的回收方法，其特征在于，在步骤2中，臭氧的进气量为1.0～2.0L/min，搅拌速率为260～320r/min。
5.根据权利要求1所述的一种废弃印刷线路板中金属的回收方法，其特征在于，所述电解反应器以石墨棒为阳极，以钛网为阴极，钛网为圆柱形结构。
6.根据权利要求1所述的一种废弃印刷线路板中金属的回收方法，其特征在于，在步骤3中，洗涤是先用去离子水洗涤，再用乙醇水溶液洗涤；烘干是于50℃进行。
7.根据权利要求1或5所述的一种废弃印刷线路板中金属的回收方法，其特征在于，所用电解反应器的阳极和阴极之间用玻璃砂芯或耐酸滤布隔开，玻璃砂芯为圆柱型，石墨棒与玻璃砂芯构成阳极槽，阳极槽连接有用于通入臭氧的臭氧源。
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