CN106563815A - 利用电子废物中含铅焊锡制备高分散性球形纳米铅粉方法 - Google Patents

利用电子废物中含铅焊锡制备高分散性球形纳米铅粉方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用电子废物中含铅焊锡制备高分散性球形纳米铅粉的方法，通过将废弃印刷电路板上面分离所得的废旧焊锡放入真空炉内，采用真空蒸发与强制对流惰性气体冷凝法，通过控制加热温度、氮气压强、冷凝温度以及收粉距离等因素制得高分散球形纳米铅粉，同时本发明方法富集未被蒸发的锡，在减少环境重金属污染的同时制备出高附价值纳米产品。本发明所得产品在润滑油添加剂、超导材料研究、辐射防护、复合材料添加剂、电极制备等领域具有广泛应用前景。

Description

利用电子废物中含铅焊锡制备高分散性球形纳米铅粉方法
技术领域
本发明属于环境保护与资源循环利用领域的电子废物资源化高值化回收，涉及电子废物中金属元素的回收循环利用，具体涉及一种从废旧焊锡中回收制备高分散性球形纳米铅粉方法。
背景技术
随着科学技术的进步以及电子产品生命周期的缩短，电子废物的产生量逐年上升。据估计，全世界每年有超过2000-5000万吨的电子废物产生，并且这一数量每年至少增加3-5%。电子废物中含有大量的各类金属，其破碎后金属的含量超过了40%，这些金属含量大致为：铜：~20%, 铁：~8%, 锡：~4%, 镍：~2%, 铅：~2%, 铝：~2%, 铅：~1%, 银：~0.2%, 金：~0.1% and 钯：~0.005%。由于其相对于天然矿藏数十倍甚至数百倍的金属品位，电子废物又被称为“城市矿山”。
目前，电子废物中金属的回收主要集中在贵金属金、银以及价格较高的铜。而对于有较大环境危害性及生物毒性的铅，由于其分布较为分散（主要分布在发光二极管锥玻璃及电路板焊锡中），含量相对较低，价格不高，回收铅的经济利益驱动力不大，铅在回收过程中常常被忽略。
废弃电子废物的回收利用同时制备高附加值的产品是一个很有前景的发展方向。超细铅粉作为一种具有高附加值的铅产品，被广泛应用于无机和有机化合物电解生产、环境污染控制、水下和地下阴极保护以及电浮选等方面。另外，高活性的超细铅粉在润滑油添加剂、催化剂、X射线防护、感应器、波长过滤器、超导材料、电极制备等领域也有着潜在的应用前景。研究表明，润滑油中加入超细铅粉后其耐磨性能得到大幅度提升。而利用高活性超细铅粉制备的PbO2/Pb 复合极板材料，具有耐腐蚀性能好、导电性强、析氧过电位高、价格便宜等优点, 是一种优良的阳极材料，在一些地方可以取代铂电极。当超细铅粉的尺寸达到纳米级别时，因其巨大的比表面积和高活性，其性能会有相当大的提升。专利CN201310036940.1以铅渣为处理对象，采用球磨法制备铅粉，但并没对所得产品进行定性描述。专利CN201010575417.2提出一种真空还原法，在一定气氛条件下对锥玻璃进行脱铅处理，实现了铅的脱出和纳米铅粉的制备，但所制备的纳米铅产品不是常用的球形。专利CN201410118435.6在废弃铅膏中加入脱硫剂脱硫后加入乙酸溶液和还原剂，将得到的含铅溶液加入冰乙酸后重结晶提纯得到高纯度的乙酸铅晶体，最后通过马弗炉焙烧成功制备了纳米铅粉。工艺过程复杂，需消耗大量化学药品且产量低。
发明内容
本发明的目的是针对现有回收电子废物中废旧焊锡技术的不足、回收产品附加值低、全国重金属污染状况严峻的现状，提供一种回收电子废物中焊锡同时制备纳米铅粉的方法。以废弃电路板上面分离所得焊锡为原料，利用真空蒸发与惰性气体冷凝法相结合，制备出了高分散性球形纳米铅粉，同时残渣中的锡也得到了高纯度的富集。在实现了废旧焊锡中铅和锡回收的同时制备出了高附加值的球形纳米铅粉产品。本发明所确立的方法在封闭的真空环境中进行，无杂质引入，所得产品纯度高；能耗低，无废气废水废渣排放，不会造成环境污染，不仅避免电子废物中铅对环境的潜在污染，而且做到了资源的高附加值回收利用。
本发明提出一种利用电子废物中废弃焊锡为原料回收制备高分散球形纳米铅粉的方法，将从电子废物中分离得到的废弃焊锡放于真空炉内，然后加热炉体，同时通入氮气，保持真空炉内氮气压强动态恒定。在高温下蒸发出来的铅蒸气和温度低的氮气原子碰撞后失去能量，并被氮气携带到冷凝腔收集器上面冷凝成纳米铅粉。通过控制加热温度、氮气压强、冷凝温度以及收集距离等条件，可以得到分散性高的球形铅粉。
本发明得到的所述纳米铅粉分散性高，形貌为球形，其粒径介于20-100nm之间，平均粒径大概为50nm，纯度高于98.7%。
本发明中，真空炉内空气通过机械泵将炉内压强抽至1-10P来排除。
本发明中，所述加热温度为850-1050℃，以升温速率5-15℃/min加热；所述氮气压强为500-100000Pa动态压强，即在通入氮气的同时机械泵持续将炉内氮气抽走；所述冷凝温度为50-250℃。
本发明中，所述的纳米铅粉产品直接在真空炉中的石英管内壁沉积、收集，也可以采用旋风分离法收集所得纳米铅粉。
本发明中，未被蒸发的金属为锡，纯度高，可以富集作为锡冶炼厂精炼锡的原料。
本发明方法包括步骤如下：
（1）工艺装置搭建阶段
所述的工艺装置为管式真空炉，所述的真空炉分为2段，第一段为加热段，第二段为冷凝段；所述的真空炉中间设置一根直径1.5米，内径95mm，厚度5mm的石英管；
将所述的真空炉加热段与冷凝段用绝热管堵隔开，绝热管堵中间有一小孔；所述的绝热管堵厚度为2-7cm，所述的小孔直径为1cm；
所述的真空炉加热段前端由法兰连接一个进气口，进气口采用软管与氮气瓶连接。
所述的真空炉冷凝段与机械真空泵连接。
（2）进料与真空度调节
将废旧含铅焊锡盛装于氧化铝坩埚内，放置于管式真空炉的加热段石英管内；密闭真空炉所有阀门，启动机械泵，将石英管内压强抽至1-10Pa来排除石英管内的空气；
达到上述真空度后，打开进气口阀门和氮气瓶阀门，缓慢通入氮气，让石英管内保持动态的氮气压强，其压强范围为500-100000Pa。
（3）加热制备纳米铅粉
启动真空炉以5-15℃/min的升温速率加热真空炉的加热段至850-1050℃，并保持蒸发时间介于70-130min之间。在加热过程中保持石英管内氮气压强为500-10000Pa；保持冷凝段的冷凝温度为50-250℃。
（4）产品收集与保存
待制备程序结束，冷却真空炉至室温，首先关闭机械泵，此时氮气持续通入石英管至大气压，然后依次关闭氮气瓶阀门和进气口阀门；
卸下进气口与氮气瓶的软管，打开进气阀，然后卸下管式真空炉各法兰，将石英管中的黑色粉末刮下保存于充满氮气的玻璃瓶中；其黑色粉末即为所述高分散性球形纳米铅粉。
经过上述的步骤，所制备的纳米铅粉高度分散，形貌为球形，粒径介于20-100nm之间，平均粒径为50nm左右，纯度高于98.7%。
经过上述的步骤，坩埚中剩余的未被蒸发的物质为纯度很高的金属锡。
本发明针对电子废物中重金属铅的对环境及生物体的潜在危害，资源化回收技术不足的现状，提供一种将电子废物中分离所得的废弃焊锡中的铅回收同时制备高附加值高分散性球形纳米铅粉的方法，同时可回收高纯度的金属锡。属于环境保护与资源循环利用新技术。本发明方法工艺简短，纳米铅粉的形貌大小可控，所得产品纯度高，产品附加值高，利于工业化。本发明方法也可推广至其它含铅废渣、含铅金属混合物中铅的分离以及纳米铅粉的制备。本发明所制备的高分散性球形纳米铅粉在催化剂、电极制备、润滑油添加剂、复合材料添加剂、辐射防护等领域有着广阔应用前景。
附图说明
图1为本发明制备的高分散球形纳米铅粉的扫描电子显微镜照片图；
图2为本发明制备的高分散球形纳米铅粉的扫描电子显微镜照片图；
图3为本发明制得高分散球形纳米铅粉的X-射线衍射图；
图4为本发明所得的副产品纯锡照片图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。本发明的保护内容不局限于以下实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。实施本发明的过程、条件、试剂、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
实施例1
电子废物中含铅焊锡回收制备高分散性球形纳米铅粉方法，主要包括以下步骤：
废弃电路板中的焊锡通过一定方法与裸板和电子元器件分离得到废旧焊锡，其它部分收集起来避免污染环境。称取20g得到的废旧焊锡放于氧化铝坩埚内，然后将坩埚放入管式真空炉加热腔内。密闭系统后由真空机组将系统压强抽至1Pa，排除真空炉内空气，避免金属在加热和蒸发过程中的氧化。然后通入氮气使系统压强保持5000 Pa，同时打开加热装置，以10℃/min的升温速率加热蒸发腔至950℃并保持60min。蒸发的铅蒸气随氮气流进入冷凝腔冷却，由于氮气的分散冷却作用以及蒸发腔和冷凝腔之间巨大的温度梯度，进入冷凝腔的铅蒸气最终冷凝在石英管上。待系统冷却至室温后，将石英管上的黑色粉末刮下收集即得到纳米铅粉。图1是收集到的纳米铅粉样品的电镜照片。从照片中可以看出所制备的纳米铅粉为高分散规则球形，粒径大约为20-100nm。图3的X-射线衍射图表明所制备的产品为铅单质，ICP-OES检测结果显示所得产品质量纯度为98.7%。剩余在坩埚中的残余物为纯锡，如图4所示。
实施例2
电子废物中含铅焊锡回收制备高分散性球形纳米铅粉方法，主要包括以下步骤：
废弃电路板中的焊锡通过一定方法与裸板和电子元器件分离得到废旧焊锡，其它部分收集起来避免污染环境。称取20g得到的废旧焊锡放于刚玉坩埚内，然后将坩埚放入管式真空炉加热腔内。在冷凝腔中放入石英管作为冷凝基底。密闭系统后由真空机组将系统压强抽至1Pa，排除真空炉内空气，避免金属在加热和蒸发过程中的氧化。然后通入氮气使系统压强保持1000 Pa，同时打开加热装置，以10℃/min的升温速率加热蒸发腔至900℃并保持100min。蒸发的铅蒸气随氮气流进入冷凝腔冷却，由于氮气的分散冷却作用以及蒸发腔和冷凝腔之间巨大的温度梯度，进入冷凝腔的铅蒸气最终冷凝在石英管上。待系统冷却至室温后，将石英管上的黑色粉末收集即得到球形纳米铅粉。图2是收集到的球形纳米铅粉样品的电镜照片。

Claims (2)

1.一种利用电子废物中含铅焊锡制备高分散性球形纳米铅粉的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
⑴ 工艺装置搭建阶段
所述工艺装置为管式真空炉，所述真空炉分为2段，第一段为加热段，第二段为冷凝段；所述真空炉中间设置一根直径1.5米，内径95mm，厚度5mm的石英管；
将所述的真空炉加热段与冷凝段用绝热管堵隔开，绝热管堵中间有一小孔；所述的绝热管堵厚度为2-7cm，所述的小孔直径为1cm；
所述的真空炉加热段前端由法兰连接一个进气口，进气口采用软管与氮气瓶连接；
所述的真空炉冷凝段与机械真空泵连接；
⑵ 进料与真空度调节
将废旧含铅焊锡盛装于氧化铝坩埚内，放置于管式真空炉的加热段石英管内；密闭真空炉所有阀门，启动机械泵，将石英管内压强抽至1-10Pa来排除石英管内的空气；
达到上述真空度后，打开进气口阀门和氮气瓶阀门，缓慢通入氮气，让石英管内保持动态的氮气压强，其压强范围为500-100000Pa；
⑶ 加热制备纳米铅粉
启动真空炉以5-15℃/min的升温速率加热真空炉的加热段至850-1050℃，并保持蒸发时间介于70-130min之间；在加热过程中保持石英管内氮气压强为500-10000Pa；保持冷凝段的冷凝温度为50-250℃；
⑷ 产品收集与保存
冷却真空炉至室温，首先关闭机械泵，此时氮气持续通入石英管至大气压，然后依次关闭氮气瓶阀门和进气口阀门；
卸下进气口与氮气瓶的软管，打开进气阀，然后卸下管式真空炉各法兰，将石英管中的黑色粉末刮下保存于充满氮气的玻璃瓶中；其黑色粉末即为所述高分散性球形纳米铅粉，粒径介于20-100nm之间，平均粒径为50nm左右，纯度至少98.7%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化铝坩埚中剩余的未被蒸发的物质为金属锡。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113321236A (zh) * 2020-07-31 2021-08-31 上海交通大学 一种利用废旧锌锰电池锌皮制备硫化锌超细粉的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02282401A (ja) * 1988-08-23 1990-11-20 Asahi Chem Ind Co Ltd 導電性金属粉体、その製法および用途
CN1394973A (zh) * 2002-04-09 2003-02-05 上海鑫云贵稀金属再生有限公司 由含铅银废料中提取高纯度银珠的生产方法
CN102303123A (zh) * 2011-09-07 2012-01-04 济源市万洋冶炼(集团)有限公司 铅粒生产方法
KR20120122669A (ko) * 2011-04-29 2012-11-07 고려대학교 산학협력단 셀레늄납 나노로드 제조방법
CN103146923A (zh) * 2013-03-15 2013-06-12 北京化工大学 一种基于原子经济途径回收废旧铅酸电池生产氧化铅的方法
CN204348859U (zh) * 2014-12-17 2015-05-20 华东师范大学 一种利用废旧锌锰电池制备纳米锌粉的真空装置
CN105777800A (zh) * 2016-04-07 2016-07-20 东南大学 氧化铅薄膜制备有机钙钛矿甲基胺基碘化铅薄膜的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02282401A (ja) * 1988-08-23 1990-11-20 Asahi Chem Ind Co Ltd 導電性金属粉体、その製法および用途
CN1394973A (zh) * 2002-04-09 2003-02-05 上海鑫云贵稀金属再生有限公司 由含铅银废料中提取高纯度银珠的生产方法
KR20120122669A (ko) * 2011-04-29 2012-11-07 고려대학교 산학협력단 셀레늄납 나노로드 제조방법
CN102303123A (zh) * 2011-09-07 2012-01-04 济源市万洋冶炼(集团)有限公司 铅粒生产方法
CN103146923A (zh) * 2013-03-15 2013-06-12 北京化工大学 一种基于原子经济途径回收废旧铅酸电池生产氧化铅的方法
CN204348859U (zh) * 2014-12-17 2015-05-20 华东师范大学 一种利用废旧锌锰电池制备纳米锌粉的真空装置
CN105777800A (zh) * 2016-04-07 2016-07-20 东南大学 氧化铅薄膜制备有机钙钛矿甲基胺基碘化铅薄膜的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113321236A (zh) * 2020-07-31 2021-08-31 上海交通大学 一种利用废旧锌锰电池锌皮制备硫化锌超细粉的方法

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